甲醇生产技术第二章甲醇原料气的制取.ppt

二、固定床间歇法制水煤气的原理
②以水蒸气为气化剂时，碳与水蒸气反应的独立化学反 应方程式有三个：
二、固定床间歇法制水煤气的原理
表1-4 反应式（1-7）、（1-8）及（1-9）的平衡常数
温度/K
298 600 700 800 900 1000 1100 1200 1400 1500
C+H2O=CO+H2 KP7=PCO·PH2/PH2O
二、合理控制二氧化碳与一氧化碳比例
甲醇合成原料气中应保持一定量的二氧化碳，一定量二 氧化碳的存在，能促进锌-铬催化剂与铜基催化剂上甲醇 合成反应速率的加快，适量二氧化碳可使催化剂呈现高 活性，此外，在二氧化碳存在下，甲醇合成的热效应比 无二氧化碳时仅由一氧化碳与氢合成甲醇的热效应要小， 催化床层温度易于控制，这对防止生产过程中催化剂超 温及延长催化剂寿命是有利的。
甲醇生产技术
第二章 甲醇原料气的制取
第二章 甲醇原料气的制取
1 甲醇原料气的要求 2 以固体燃料为原料制甲醇原料气 3 烃类造气 4 静电除尘
第一节 甲醇原料气的要求
1 合理调配氢碳比例 2 合理控制二氧化碳和一氧化碳比例 3 原料气对氮气含量的要求 4 原料气对毒物与杂质的要求
第一节 甲醇原料气的要求
1.001×10-16 5.05×10-5 2.407×10-3 4.398×10-2 4.248×10-1
2.619 1.157 3.994 2.7951×02 6.48×102
CO+H2O=CO2+H2 KP8=PCO2·PH2/PH2O·PC
O
9.926×104 27.08 9.017 4.038 2.204 1.374 0.944 0.697 0.441 0.3704
三、原料气对氮气含量的要求 （单醇流程）
氮气是固体原料低压间歇气化过程中的必然产物，因为 我们在生产中用的气化剂是空气。氮气含量的高低是甲 醇原料气和氨合成原料气要求的最大不同之处。合成氨 时氮气是参与化学反应的，要求原料气中：H2/N2≈3.0； 而合成甲醇时氮气和甲烷都是惰性气体，它对生产过程 的影响与甲烷相同，因为氮气和甲烷不参与甲醇合成过 程的化学反应，在系统中循环积累，含量越来越多，只 得被迫放空，以维持正常有效气体含量。
二、固定床间歇法制水煤气的原理
温度/K
298 600 700 800 900 1000 1100 1200 1400 1500
表1-2 反应式（1-4）和式（1-5）的平衡常数
C+O2=CO2
KP4=pco2/po2
1.233×1069 2.516×1034 3.182×1029 6.708×1025 9.257×1022 4.751×1020 6.345×1018 1.737×1017 6.048×1014 1.290×1013
一、对固体燃料性能的要求
1.水分 2.挥发分 3.灰分 4.硫含量 5.固定碳
一、对固体燃料性能的要求
6.灰熔点 7.粒度 8.机械强度 9.热稳定性 10.化学活性
二、固定床间歇法制水煤气的原理
固定床间歇法制水煤气是指，以无烟煤、焦碳或各种煤 球为原料，在常压煤气发生炉内，高温条件下，与空气 （富氧空气）和水蒸气交替发生一系列化学反应，维持 热量平衡，生成可燃气体，回收水煤气，并排出残渣的 生产过程。 1.化学平衡 ①以空气为气化剂时，碳和氧之间的独立化学反应方程 式有两个：
C+CO2=2CO
KP5=p2CO/pco2
1.101×10-21 1.867×10-6 2.673×10-4 1.489×10-2 1.925×10-1
1.898 1.22×10 5.696×10 6.285×102 1.622×103
二、固定床间歇法制水煤气的原理
由空气中N2/O2=3.76(摩尔比、体积比)，而O2平衡含量 很低（忽略），可简 化仅用第二个反应来计算碳和氧反 应的平衡组成：
气 40
体
组 30
成
20
体
积 10
0
H2O H2
CO 2
CO
CH4
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 温度 ℃
图1-2 2.03×106Pa(20atm)下，碳-水蒸气反应的平衡组成
二、固定床间歇法制水煤气的原理
2.反应速率
①气化剂与碳在煤气发生炉中进行的反应，属于气固相
二、固定床间歇法制水煤气的原理
表1—3 总压1.01×105Pa时空气煤气的平衡组成,%(体积)
温度/℃
650 800 900 1000
CO2
10.8 1.6 0.4 0.2
CO
16.9 31.9 34.1 34.4
N2
72.3 66.5 65.5 65.4
X=CO/(CO+CO2)
61.0 95.2 98.8 99.4
甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢气在一定温度、压力和 催化剂条件下反应生成，反应式如下：
一、合理调配氢碳比例
氢与一氧化碳合成甲醇的化学当量比为2，与二氧化碳合 成甲醇的化学当量比为3，当一氧化碳与二氧化碳都存在 时，对原料气中氢碳比（M值）用下式表达。
一、合理调配氢碳比例
表1-1 各种原料合成甲醇总反应式
C+2H2=CH4 KP9=PCH4/P2H2
7.916×108 1.00×102
8.972 1.413 3.25×10-1 9.829×10-2 3.677×10-2 1.608×10-2 4.327×10-3 2.557×10-3
二、固定床间歇法制水煤气的原理
计算系统平衡组成时，用以下五个平衡关系式来求解：
二、固定床间歇法制水煤气的原理
%
()
50
气 40
体
组 30
成
20
体
积 Baidu Nhomakorabea0
0
H2O CO 2
H2 CO
CH4
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 温度 ℃
图1-1 1.01×105Pa(1atm)下，碳-水蒸气反应的平衡组成
二、固定床间歇法制水煤气的原理
50
%
()
四、原料气对毒物与杂质的要求
①原料气中硫化物可使催化剂中毒。 ②原料气中硫化物含量长期高，会造成管道、设备发生 羰基化反应而出现腐蚀。
第二节 以固体燃料为原料制甲醇原料气
1 对固体燃料性能的要求 2 固体床间歇法制水煤气的原理 3 固定床间歇法（常压）制水煤气的方法 4 氧气－水蒸气连续气化法 5 各种煤气发生炉的比较