第三章 合成气.ppt

3、合成气的净化
三、脱除二氧化碳
1、原因：在上一步降低CO的含量、增加H2含量的同时，生成了大量的CO2
2、方法：采用热碳酸钾脱除CO2，利用二乙醇胺为活化剂，V2O5为缓蚀剂
3、原理：
CO2(气 体)
CO2( 溶 于 液相 ) + K2CO3 + H2O
2 KHCO3

二、合成气的生产
7、两种煤气化装置（鲁奇煤气化炉和德士古煤气化炉）的 对比
相同均燃能烧生原成理合相成同气（但组成不同）
不同反装气应置化时类温间型度鲁德鲁鲁 德德奇士奇奇 士士：古：： 古古19～0：固：：103～3h瞬定气510～间床流051迅床0℃45速0℃进行
铜氨液吸收法，又称为 “铜洗”，现国内小厂 仍采用此法
液氮洗涤法，需低温操 作，但洗涤效果好
甲烷化法，采用催化剂
使CO、CO2和H
反应生成
2
CH
，效果好，现多采用此
4
法
3、甲烷化法的反应原理
Cat CO + 3 H2
Cat CO2 + 4 H2
CH4 + H-OH CH4 + 2 H-OH
然后，催化剂把Na2V4O9变回NaVO3，使反应可连续进行下去。
3、合成气的净化

3、合成气的净化
二、降低CO的含量，提高H2的含量
1、原因：在合成氨的反应中，不需要CO，但需要大量的H2；在合成甲醇的
反应中，需要适当提高合成气中H2的含量，降低CO的含量
温度下降； (3) 下吹制气阶段：水蒸气自上而下进行气化反应，使燃料层温度发布趋
于均衡； (4) 二次上吹制气阶段：将炉底部的下吹煤气排净，为吹入空气作准备； (5) 空气吹净阶段：此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中氮的主要来
源。

二、合成气的生产
4、煤的燃烧气化设备——鲁奇煤气化炉 （固定床气化炉）
干法脱硫：脱硫能力较强，但脱硫剂不能循环使用，且不能脱除较多量的硫化物 湿法脱硫：脱硫剂可循环使用，能脱除大量的硫化物 4、湿法脱硫中的ADA法（用碳酸钠为脱硫剂，用蒽醌磺酸钠盐为催化剂）：
反应方程式 Na2CO3 + H2S == NaHS + NaHCO3 2 NaHS + 4 NaVO3 + H2O == Na2V4O9 + 4 NaoH + 2 S
一、合成气的来源与用途
1、合成气的组成：由煤和石油等转化而来，主要成 分是H2、CO、CO2等。 2、C1化学：以分子中只含一个碳原子的化合物（CO、
CH3OH）为原料来合成化工产品的化学方法。 3、用CO的变换反应来调整合成气组成的原因：生产
甲醇要求原料气中H2/CO ≈ 2，合成氨气是要求 原料气中H2/N2 = 3，所以要采用适当的方法来降 低合成气中CO的含量，提高H2的含量。
当碳酸钾溶液中有少量的二乙醇胺（DEA）存在时，它和液相中的CO2的反 应速度是反应过程中最慢的一步反应，控制了整个反应过程的速度。

3、合成气的净化
四、脱除少量的CO和CO2
1、原因：合成氨工艺要求原料中的CO和CO2的含量必须≤10μg / g 2、方法：
炉体材质：耐热钢板 冷却方式：夹套通冷却水 原料走向：煤从上口投入；水 蒸气和空气从下口鼓入 产物组成：合成气，但甲烷、 酚和煤焦油较多

二、合成气的生产
5、德士古煤气化炉采 用的复合化学生产流程

二、合成气的生产
6、用于合成氨生产的德士古煤气化炉采用的复合化学生产流 程中，有一步是采用激冷流程，把生成的热合成气直接用水 激冷达到降温的目的，同时混入的水蒸气无需特别处理。

4、合成甲醇

第三章 合成气
一、合成气的来源与用途 二、合成气的生产 三、合成气的净化 四、合成甲醇
一、合成气的来源与用途
煤燃烧气化
天然气蒸汽转化
石脑油催化 部分氧化
脱硫
合成气 （H2、CO、 净化
CO2、CH4等）
降低CO， 提高H2
用途
脱CO2
合成甲醇 合成氨
合成氨的原 料气需脱COBiblioteka 和CO22、方法：
CO + H2O
CO2 + H2
3、特点： 为可逆放热反应，降低温度有利于正反应方向的进行 改变压力不能改变该化学平衡的方向，但加压能加快反应速度
4、反应的影响因素：反控应制中适加当入的适温当度的水蒸气使反应向正反应方向进行
选择适当的压力 选择合适的催化剂钴 铜 铁－－－钼 锌 铬系 系 系： ： ：可 低 高耐 温 （硫 变 中的 换 ）低 ， 温温 可 变变 把 换换 ， CO催 可降化把至C剂0O.3降%以至3下%以下

二、合成气的生产
一、煤的燃烧气化
1、反应方程式： C + H2O == CO + H2
在稳定气化的条件下，燃料层大致可分为四个区域：最上部燃料与煤气接触， 水分蒸发，这一区域称为干燥区；燃料下移继续受热，释放出烃类气体，而燃料本 身逐渐进行焦化，这一区域称为干馏层；再向下燃料温度升至700℃一1100℃、燃料 与气化剂进行反应，这一区域称气化层。当气化剂为空气时，在气化层下部，主要 进行碳的燃烧反应，称为氧化层；其上部主要进行碳与二氧化碳的反应，称为还原 层。以水蒸气为气化剂时，在气化区进行碳——水蒸气反应，不再区分氧化层与还 原层。俄料层底部为灰渣区．灰渣区一方面可预热从底部进入的气化剂，又可保护 炉底不致过热而变形，灰渣层温度约为200℃-300℃。 间歇式气化时，自上一次开始送人空气至下一次再送入空气止，称为一个工作循环。


产物组成鲁德奇士：古C：HC4O、焦H油2的、含酚量的高含，量C高H 4的含量低

二、合成气的生产
2、烃类转化成合成气
（1）反应方程式：
CnHm + nH2 CH4 + H2O
nCO + (n + m/2) H2 CO + 3 H2
（2）凯洛格法制氨的原料气的工艺流程特点：
充分回收工艺流程的产生的废热，副产高、中压蒸汽，并以蒸汽为 动力驱动离心式压缩机；装置为系列、单机组，可供日产合成氨1500吨 左右的原料气。

二、合成气的生产
（3）天然气蒸汽转化流程
二、合成气的生产
3、合成气的净化
一、脱硫
1、脱硫的原因：防止后续反应（如合成甲醇和氨）中使用的催化剂中毒 2、脱除的对象：主要是HS、CS2等 3、脱硫的方法

4、合成甲醇
一、反应原理： CO + 2 H2 Cat CH3OH
为可逆放热反应，温度越低，反应越向正反应方向进行
二、反应特点：
高压对正反应方向有利 选择活性高的铜系催化剂，但对热不稳定
CO的单程转化率较低，需循环使用
三、工艺流程 四、合成甲醇的反应器 五、甲醇的精制：采用精馏的方法
2、气化区的温度最高，其中氧化区发生的反应:
C + O2 == CO2
还原区发生的反应：C + CO2 == 2 CO

二、合成气的生产
3、间歇式制取半水煤气过程的五个阶段
(1) 吹风阶段；吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空； (2) 一次上吹制气阶段；自下而上送入水蒸气进行气化反应，燃料层下部