《由渣油制合成氣》PPT課件.ppt

1、由渣油制合成氣,由天然氣制作合成氣,由煤制合成氣,制合成氣的方法,由渣油合成,一、渣油制合成氣的簡(jiǎn)介,二、渣油部分氧化過(guò)程的反應(yīng),三、渣油部分氧化操作條件,一、渣油制合成氣的簡(jiǎn)介,制造合成氣用的渣油是石油減壓蒸餾塔底殘余油，亦稱(chēng)減壓渣油。由渣油轉(zhuǎn)化為CO、H2等氣體的過(guò)程稱(chēng)渣油氣化。 氣化技術(shù)有部分氧化法和蓄熱爐深度裂解法，目前常用技術(shù)是部分氧化法，由美國(guó)德士古（Texaco）公司和荷蘭謝爾（Shell）公司在20世紀(jì)50年代開(kāi)發(fā)成功，分別稱(chēng)為德士古法和謝爾法，當(dāng)時(shí)用于重油。在20世紀(jì)80年代經(jīng)改進(jìn)，成為德士古新工藝，可用于渣油氣化,渣油合成氣的加工步驟如下：,（3）蒸汽油比 水蒸氣量是一個(gè)可

2、調(diào)控的變量，它的加入可抑制烴類(lèi)熱裂解，加快消碳速率，同時(shí)水蒸氣與烴類(lèi)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高CO和H2含量，此外，還能幫助渣油的霧化，使油和氧、水蒸氣的接觸面積增大。所以蒸汽/油高一些較好，但水蒸氣參與反應(yīng)會(huì)降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過(guò)高，一般控制在0.30.6kg（蒸汽）/kg（油）。加壓氣化時(shí)用低限。,當(dāng)油與氧混合不均勻時(shí)，或油滴過(guò)大時(shí)，處于高溫的油會(huì)發(fā)生烴類(lèi)熱裂解，反應(yīng)較復(fù)雜，這些副反應(yīng)最終導(dǎo)致結(jié)焦。所以，渣油部分氧化過(guò)程中總是有炭黑生成。 為了降低炭黑和甲烷的生成，以提高原料油的利用率和合成氣產(chǎn)率，一般要向反應(yīng)系統(tǒng)添加水蒸氣。因此在渣油部分氧化的同時(shí)，還有

3、烴類(lèi)的水蒸氣轉(zhuǎn)化和氣化反應(yīng)。油渣中含有的硫、氮等有機(jī)化合物反應(yīng)后生成H2S、NH3、HCN、COS等少量副產(chǎn)物。最終生成的水煤氣中4種主組分CO、H2O、H2、CO2之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應(yīng)平衡來(lái)決定。,二、渣油部分氧化過(guò)程的反應(yīng),油渣是許多大分子烴類(lèi)的混合物，沸點(diǎn)很高，所含元素的重量組成C84%87%，H11%12.5%，其余有S、N、O，以及微量元素Ni、V等。 氧化劑是氧氣。當(dāng)氧充分時(shí)，渣油會(huì)完全燃燒生成CO2和H2O，只有當(dāng)氧量低于完全氧化理論值時(shí)，才發(fā)生部分氧化，生成以CO和H2為主的氣體。 渣油在常溫時(shí)是粘稠的、黑色半固體狀物，要將渣油預(yù)熱變成易流動(dòng)的液態(tài)，才能進(jìn)入反應(yīng)器。渣

4、油在反應(yīng)器中經(jīng)歷的變化如下。,首先是渣油分子(CmHn)吸熱升溫、氣化，氣態(tài)渣油與氧氣混合均勻，然后與氧反應(yīng)，如果氧量充足，則會(huì)發(fā)生完全燃燒反應(yīng),如果氧量低于完全氧化理論量，則發(fā)生部分氧化，放熱量少于完全燃燒，反應(yīng)式為,當(dāng)油與氧混合不均勻時(shí)，或油滴過(guò)大時(shí)，處于高溫的油會(huì)發(fā)生烴類(lèi)熱裂解，反應(yīng)較復(fù)雜，這些副反應(yīng)最終導(dǎo)致結(jié)焦。所以，渣油部分氧化過(guò)程中是有炭黑生成。 為了降低炭黑和甲烷的生成，以提高原料油的利用率和合成氣產(chǎn)率，一般要向反應(yīng)系統(tǒng)添加水蒸氣。因此在渣油部分氧化的同時(shí)，還有烴類(lèi)的水蒸氣轉(zhuǎn)化和氣化反應(yīng)。油渣中含有的硫、氮等有機(jī)化合物反應(yīng)后生成H2S、NH3、HCN、COS等少量副產(chǎn)物。最終生成

5、的水煤氣中4種主組分CO、H2O、H2、CO2之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應(yīng)平衡來(lái)決定。 C0 + H2O CO2 + H2,三、渣油部分氧化操作條件,在確定何種工程措施（例如反應(yīng)器的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和尺寸）來(lái)保證反應(yīng)進(jìn)行之前，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)反應(yīng)特點(diǎn)，全面分析各工藝參數(shù)對(duì)反應(yīng)的影響，從而確定優(yōu)化的工藝條件。渣油部分氧化的優(yōu)化目標(biāo)是：在盡可能低的氧消耗量和蒸汽耗量下，碳的轉(zhuǎn)化率要高，而且是將渣油轉(zhuǎn)化為更多的有效成分CO和H2。,(1)溫度 烴類(lèi)的完全燃燒和部分氧化反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，不存在平衡限制問(wèn)題。溫度越高，反應(yīng)速率越快，故氧氣能很快消耗殆盡，烴類(lèi)的轉(zhuǎn)化和焦炭的氣化是吸熱的，高溫對(duì)反平衡和速率均有利。

6、所以，渣油氣化過(guò)程的溫度應(yīng)盡可能高，但是，操作溫度還受反應(yīng)平衡和速率均有利，所以，渣油氣化過(guò)程的溫度應(yīng)盡可能高，但是，操作溫度還受反應(yīng)器材質(zhì)的約束，一般控制反應(yīng)器出口溫度為13001400，反應(yīng)器內(nèi)溫度最高的燃燒區(qū)估計(jì)達(dá)18002000。,(2)氧油比 操作溫度不是獨(dú)立變量，它與氧、蒸汽的用量有關(guān)。氧油比對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度及水煤氣中有效成分的影響很大，所以氧油比是重要的控制指標(biāo)之一，氧油比（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）常用的單位是m3（氧）/kg （油）。 當(dāng)要求只生成CO和H2時(shí)，根據(jù)渣油部分氧化反應(yīng)時(shí)（）可知，氧分子數(shù)碳原子數(shù)只比為0.5（摩爾比），即 O2/C=0.5 如果氧量超過(guò)了這個(gè)比值，會(huì)產(chǎn)生一些CO2

7、和水蒸氣。理論氧油比的計(jì)算式為 氧/油=22.4*0.5*（ C /12） 式中，C為渣油中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 實(shí)際生產(chǎn)中氧/油比要高于此理論值。因?yàn)樘砑恿怂魵猓嬖谖鼰岱磻?yīng)，需要提高氧/油比，以維持高溫，也使炭黑含量迅速下降。具體比值要根據(jù)渣油碳含量、原料預(yù)熱溫度、添加的水蒸氣量以及反應(yīng)器散熱損失等因素來(lái)確定。,(3)蒸汽油比 水蒸氣量是一個(gè)可調(diào)控的變量，它的加入可抑制烴類(lèi)熱裂解，加快消碳速率，同時(shí)水蒸氣與烴類(lèi)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高CO和H2含量，此外，還能幫助渣油的霧化，使油和氧、水蒸氣的接觸面積增大。所以蒸汽/油高一些較好，但水蒸氣參與反應(yīng)會(huì)降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過(guò)高，一般控制在0.30.6kg（蒸汽）/kg（油）。加壓氣化時(shí)用低限。,(4)壓力 渣油氣化過(guò)程總結(jié)果是體積增加的，從平衡角度看，低壓有利。但加壓可縮小設(shè)備尺寸和節(jié)省后工序的氣體輸送和壓縮動(dòng)力消耗，有利于消除炭黑、脫除硫化物和二氧化碳。渣油部分氧化過(guò)程的操作壓力一般為2.04.0MPa,有的用8.5MPa,加壓對(duì)平衡不利的影響可用提高溫度的措施來(lái)補(bǔ)償，蒸汽/油也用低限比值。,(5)原料的預(yù)熱溫度