第3章碳一及其相关产品_
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
等离子裂解法:
德国Hoechst公司等在电弧法基础上开发等离子裂解法 、用氢或氩、氦、水蒸气等在电弧作用下形成等离子体， 将原料烃加入炽热的等离子流中进行裂解。
乙炔化工的下游产品
乙炔
加HCl
氯乙烯
水合
乙醛
加醋酸
醋酸乙烯
聚氯乙烯
薄膜、塑料制品、合成纤维
乙酸 季戊四醇
醇酸树酯
巴豆醛
山梨酸
合成纤维、涂料、粘结剂
可能发生的副反应：
2CO C CO2 CO H2 C H2O CH4 C 2H2
石油化工工艺学
石油化工工艺学
甲烷水蒸气转化反应平衡的主要因素
1、温度 提高反应温度对平衡有利。采取两段反应。
2、水碳比的影响 提高水碳比有利于甲烷转化。
3、压力的影响 低压有利平衡。
4、空间速度 提高空速有利。但空速不宜过高。
渣油气化
石油化工工艺学
由减压渣油转化为CO和H2等气体的过程。 目前常用技术是部分氧化法。
渣油制合成气的加工步骤主要为：
渣油
氧
水煤气
变换气
气化
变换
脱硫与脱碳
合成气
水蒸气
石油化工工艺学
渣油部分氧化过程工艺原理:
完全燃烧： 部分氧化：
n
n
CmHn (m 4)O2 mCO2 2 H2O
加甲醛
二聚
丙酮加成 加HF 氯化 加HCN
1,4-丁炔二醇 乙烯基乙炔 乙炔基异丙醇
1,4-丁二醇
粘合剂 丁二烯 2-氯丁二烯 异戊二烯
四氢呋喃 聚酯树脂 γ-丁内酯
氯丁橡胶 合成橡胶
氟乙烯
聚氟乙烯
三氯乙烯、四氯乙烯
溶剂
丙烯腈
合成纤维
石油化工工艺学
3.3甲醇生产工艺
石油化工工艺学
合成甲醇的基本原理：
石油化工工艺学
天然气水蒸气转化制合成气的基本步骤
氧气或空气
水蒸气
天然气
脱硫
一段转化 二段转化
变换
脱碳
合成气
天然气部分氧化制合成气原理 石油化工工艺学
主要反应：
CH4 2O2 2CO 2H2O
CH4 CO2 2CO 2H2
CH4 H2O CO 3H2
总反应:
CH4
1 2
O2
CO
2H2
要求快速、准确和均匀地淬冷。
天然气生产乙炔主要工艺步骤 石油化工工艺学
裂解气净化： 裂解气的压缩、酸性气体的脱除、脱炔、
脱一氧化碳、脱除水分等。 乙炔分离：
1、高温溶剂吸收法 2、低温溶剂吸收法
天然气制乙炔技术发展趋势
石油化工工艺学
甲烷氯化法:
天然气中的主要成分甲烷与氯气在1700-2000℃的高温 下以极短的反应时间（10-80ms）进行反应，生成乙烯和 乙炔，甲烷转化率为的85%。
影响乙炔收率的主要因素
石油化工工艺学
1、原料气中氧含量： 氧含量影响氧化深度、反应温度，从而影响乙炔收率。
2、原料气的均匀混合与适当的高流速： 影响乙炔收率，还可避免局部组成进入气体爆炸范围。
3、稳定的燃烧火焰 稳定氧流量占总氧量的3％~5％。
4、适宜的反应时间和足够的反应温度 5、良好的淬冷装置
石油化工工艺学
第3章 碳一及其 化工生产工艺
目录
合成气的生产 天然气生产乙炔工艺 甲醇生产工艺 甲醛的生产 天然气制氢氰酸 天然气生产乙烯和丙烯 天然气生产合成油技术
石油化工工艺学
石油化工工艺学
广义碳一化学：凡含一个碳原子的物质都 可定义为碳一化学。 如:甲烷、CO、CO2、HCN
主反应： 副反应：
CO 2H2 CH3OH CO2 3H2 CH3OH H2O 2CO 4H2 CH3OCH3 H2O CO 3H2 CH4 H2O 4CO 8H2 C4H9OH 3H2O
CO2 H2 CO H2O
合成甲醇的影响因素
石油化工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ艺学
1、反应温度 提高温度都对转化反应有利。但温度对炉管的寿命影响严重。 2、压力 加压的同时，可采取改变水碳比及温度等措施。 3、水碳比 在满足工艺要求的气体下，要尽可能降低水碳比。 4、空速 较高。一般需要提高操作温度与水碳比来弥补。 5、二氧化碳添加量 原料气中含有一定量的CO2有利。
二甲基 甲酰胺
37 46 60 108 190
石油化工工艺学
天然气制乙炔的原理:
甲烷在高温（>1500K）下的热裂解生成乙炔的反应是强 吸热过程：
CH4 O2 CO H2O H2 278kJ 2CH4 C2H2 3H2 381kJ CO H2O CO2 H2 41.9kJ C2H2 2C H2 227kJ
Cm H n
(m 2
n 4
)O2
mCO
n 2
H2O
Cm Hn
m 2
O2
mCO
n 2
H2
渣油部分氧化操作条件
石油化工工艺学
1、温度 反应器出口温度为1300～1400℃。 2、氧油比 当要求只生成CO和H2 时，氧分子数与碳原子数之比为0.5 3、蒸汽油比 一般控制在0.3～0.6kg（蒸汽）/kg（油）。 4、压力 加压，提高温度。 5、原料的预热温度 120～150℃。氧的预热温度一般在250℃以下。
有机化合物。 ⑵、以天然气为原料。目前工业上多采用水蒸气转化法，
H2/CO比值理论值为3，有利于制造合成氨或氢气。 ⑶、以重油或渣油为原料。主要是部分氧化法。
天然气水蒸气转化制合成气
（1）天然气水蒸气转化的主要反应:
CH4 H2O CO 3H2
CH4 2H2O CO2 4H2 CO H2O CO2 H2 CH4 CO2 2CO 2H2
碳一化工：指包括以合成气（天然气、煤 层气、煤、重质油等转化而得）和甲烷 （来自天然气或煤层气等）为原料，合成 碳数为2或2个以上化合物的化学及工艺。
3.1合成气的生产
石油化工工艺学
合成气：指一氧化碳和氢气的混合物。H2/CO（摩尔比） 由1/2到3/1。
生产方法： ⑴、以煤为原料。煤制合成气中H2/CO比值较低，适于合成
3.2天然气生产乙炔工艺
石油化工工艺学
乙炔的性质:
表3-1 乙炔的溶解度与温度及溶剂种类的关系
温度/ ℃ 甲醇
20
11.5
10
15.0
0
20.0
-20
38.0
140
77.5
丙酮
20 28 40 80 164
乙酸甲 酯
19.5 27.0 35.5 63.0 115.0
N-甲基 吡咯 烷酮
38.4 47.5 63.0 90.0 ——
甲醇生产方法
石油化工工艺学
高压法（19.6-29.4MPa）
低压法（5.0-8.0MPa）
中压法（9.8-12.0MPa）
德国Hoechst公司等在电弧法基础上开发等离子裂解法 、用氢或氩、氦、水蒸气等在电弧作用下形成等离子体， 将原料烃加入炽热的等离子流中进行裂解。
乙炔化工的下游产品
乙炔
加HCl
氯乙烯
水合
乙醛
加醋酸
醋酸乙烯
聚氯乙烯
薄膜、塑料制品、合成纤维
乙酸 季戊四醇
醇酸树酯
巴豆醛
山梨酸
合成纤维、涂料、粘结剂
可能发生的副反应：
2CO C CO2 CO H2 C H2O CH4 C 2H2
石油化工工艺学
石油化工工艺学
甲烷水蒸气转化反应平衡的主要因素
1、温度 提高反应温度对平衡有利。采取两段反应。
2、水碳比的影响 提高水碳比有利于甲烷转化。
3、压力的影响 低压有利平衡。
4、空间速度 提高空速有利。但空速不宜过高。
渣油气化
石油化工工艺学
由减压渣油转化为CO和H2等气体的过程。 目前常用技术是部分氧化法。
渣油制合成气的加工步骤主要为：
渣油
氧
水煤气
变换气
气化
变换
脱硫与脱碳
合成气
水蒸气
石油化工工艺学
渣油部分氧化过程工艺原理:
完全燃烧： 部分氧化：
n
n
CmHn (m 4)O2 mCO2 2 H2O
加甲醛
二聚
丙酮加成 加HF 氯化 加HCN
1,4-丁炔二醇 乙烯基乙炔 乙炔基异丙醇
1,4-丁二醇
粘合剂 丁二烯 2-氯丁二烯 异戊二烯
四氢呋喃 聚酯树脂 γ-丁内酯
氯丁橡胶 合成橡胶
氟乙烯
聚氟乙烯
三氯乙烯、四氯乙烯
溶剂
丙烯腈
合成纤维
石油化工工艺学
3.3甲醇生产工艺
石油化工工艺学
合成甲醇的基本原理：
石油化工工艺学
天然气水蒸气转化制合成气的基本步骤
氧气或空气
水蒸气
天然气
脱硫
一段转化 二段转化
变换
脱碳
合成气
天然气部分氧化制合成气原理 石油化工工艺学
主要反应：
CH4 2O2 2CO 2H2O
CH4 CO2 2CO 2H2
CH4 H2O CO 3H2
总反应:
CH4
1 2
O2
CO
2H2
要求快速、准确和均匀地淬冷。
天然气生产乙炔主要工艺步骤 石油化工工艺学
裂解气净化： 裂解气的压缩、酸性气体的脱除、脱炔、
脱一氧化碳、脱除水分等。 乙炔分离：
1、高温溶剂吸收法 2、低温溶剂吸收法
天然气制乙炔技术发展趋势
石油化工工艺学
甲烷氯化法:
天然气中的主要成分甲烷与氯气在1700-2000℃的高温 下以极短的反应时间（10-80ms）进行反应，生成乙烯和 乙炔，甲烷转化率为的85%。
影响乙炔收率的主要因素
石油化工工艺学
1、原料气中氧含量： 氧含量影响氧化深度、反应温度，从而影响乙炔收率。
2、原料气的均匀混合与适当的高流速： 影响乙炔收率，还可避免局部组成进入气体爆炸范围。
3、稳定的燃烧火焰 稳定氧流量占总氧量的3％~5％。
4、适宜的反应时间和足够的反应温度 5、良好的淬冷装置
石油化工工艺学
第3章 碳一及其 化工生产工艺
目录
合成气的生产 天然气生产乙炔工艺 甲醇生产工艺 甲醛的生产 天然气制氢氰酸 天然气生产乙烯和丙烯 天然气生产合成油技术
石油化工工艺学
石油化工工艺学
广义碳一化学：凡含一个碳原子的物质都 可定义为碳一化学。 如:甲烷、CO、CO2、HCN
主反应： 副反应：
CO 2H2 CH3OH CO2 3H2 CH3OH H2O 2CO 4H2 CH3OCH3 H2O CO 3H2 CH4 H2O 4CO 8H2 C4H9OH 3H2O
CO2 H2 CO H2O
合成甲醇的影响因素
石油化工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ艺学
1、反应温度 提高温度都对转化反应有利。但温度对炉管的寿命影响严重。 2、压力 加压的同时，可采取改变水碳比及温度等措施。 3、水碳比 在满足工艺要求的气体下，要尽可能降低水碳比。 4、空速 较高。一般需要提高操作温度与水碳比来弥补。 5、二氧化碳添加量 原料气中含有一定量的CO2有利。
二甲基 甲酰胺
37 46 60 108 190
石油化工工艺学
天然气制乙炔的原理:
甲烷在高温（>1500K）下的热裂解生成乙炔的反应是强 吸热过程：
CH4 O2 CO H2O H2 278kJ 2CH4 C2H2 3H2 381kJ CO H2O CO2 H2 41.9kJ C2H2 2C H2 227kJ
Cm H n
(m 2
n 4
)O2
mCO
n 2
H2O
Cm Hn
m 2
O2
mCO
n 2
H2
渣油部分氧化操作条件
石油化工工艺学
1、温度 反应器出口温度为1300～1400℃。 2、氧油比 当要求只生成CO和H2 时，氧分子数与碳原子数之比为0.5 3、蒸汽油比 一般控制在0.3～0.6kg（蒸汽）/kg（油）。 4、压力 加压，提高温度。 5、原料的预热温度 120～150℃。氧的预热温度一般在250℃以下。
有机化合物。 ⑵、以天然气为原料。目前工业上多采用水蒸气转化法，
H2/CO比值理论值为3，有利于制造合成氨或氢气。 ⑶、以重油或渣油为原料。主要是部分氧化法。
天然气水蒸气转化制合成气
（1）天然气水蒸气转化的主要反应:
CH4 H2O CO 3H2
CH4 2H2O CO2 4H2 CO H2O CO2 H2 CH4 CO2 2CO 2H2
碳一化工：指包括以合成气（天然气、煤 层气、煤、重质油等转化而得）和甲烷 （来自天然气或煤层气等）为原料，合成 碳数为2或2个以上化合物的化学及工艺。
3.1合成气的生产
石油化工工艺学
合成气：指一氧化碳和氢气的混合物。H2/CO（摩尔比） 由1/2到3/1。
生产方法： ⑴、以煤为原料。煤制合成气中H2/CO比值较低，适于合成
3.2天然气生产乙炔工艺
石油化工工艺学
乙炔的性质:
表3-1 乙炔的溶解度与温度及溶剂种类的关系
温度/ ℃ 甲醇
20
11.5
10
15.0
0
20.0
-20
38.0
140
77.5
丙酮
20 28 40 80 164
乙酸甲 酯
19.5 27.0 35.5 63.0 115.0
N-甲基 吡咯 烷酮
38.4 47.5 63.0 90.0 ——
甲醇生产方法
石油化工工艺学
高压法（19.6-29.4MPa）
低压法（5.0-8.0MPa）
中压法（9.8-12.0MPa）