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1、合成气生产方法展望 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 题目：草甘膦脱酸工艺 姓名： 所在系部：化工系专业班级：应用化工技术 指导老师： 日期: 目 录1 合成气概述及发展2 合成气生产方法发展史3 轻质烃制合成气3.1 蒸气转化法3.2 催化部分氧化法3.2.1 催化部分氧化基本原理3.2.2 如天然气部分氧化4 重油制取合成气4.1 如渣油的部分氧化4.1.1 化学反应原理4.1.2 工艺路线简介5 煤气化制合成气6 煤气化方法技术7 生产合成气的新方法7.1 技术原理7.2 热力学与动力学分析8 结论9 参考文献10 致谢摘要：合成气的生产可用于天然气，焦炉气，乙炔尾气，炼厂气以及石脑
2、油，重油，渣油等原料，也可以用焦碳，无烟煤，褐煤等固体为原料。随着国际石油资源的日趋紧缺以及炼油企业普遍对重油进行深度加工，重油价格居高不下，我国是煤炭资源大国，也是煤炭生产大国。用资源丰富、来源可靠、价格低廉的高硫烟煤取代石油，采用比较先进的气化技术对现有装置进行技术改造，这样不仅原料的供应有保障，而且节能降耗，从而降低生产成本，提高产品的市场竞争能力。关键词：合成气，部分氧化，蒸汽转化，煤气化，天然气煤共气化1 合成气概述及发展合成气是指主要含有不同比例的一氧化碳和氢的混合气，由含碳矿物质如煤，石油，天然气以及焦炉煤气，炼厂气等转化而得。按合成气的不同来源组成和用途他们也可称为煤气，合成氨
3、原料起，甲醇合成气。合成气的原料极广，生产方法甚多，用途不一，组成（体积%）有很大区别：H2 32-67%，CO 10-57%，CO2 2-28%，CH4 0.1-14% N2 0.6-23%1。合成气的制造可用于天然气，焦炉气，乙炔尾气，炼厂气以及石脑油，重油，渣油等原料，也可以用焦碳，无烟煤，褐煤等固体为原料。除制合成氨外,合成气中不宜含有氮气，而且汽化剂不宜用空气。制造方法则视所用原料性质而定。制造过程牵涉的放应有：蒸汽转化法，部分氧化，水煤气放应，水煤气平衡，放应，甲烷化放应，一氧化碳歧化放应，烃类裂解放应等2 。制造合成气的原料含有不同的 H/C摩尔比，对煤来说约为1：1石脑油约为2
4、.4：1；天然气最高为4：1。有这些原料所制的合成气其组成比例也各不相同，通常不能直接满足合成产品的需要。例如:作为合成氨的原料气，要求H2/N2=3，需将空气中氮引入合成气中，生产甲醇的合成气要求H2/CO=2，生产甲酸，草酸，醋酸和光气等则仅需要一氧化碳。为此，在合成气制得后，尚需要调整组成1。2 合成气生产方法发展史第二次世界大战前合成气主要以煤为原料的，战后主要采用含氢更高的液态烃或气态烃（天然气）作为原料，70年代以后，煤气化又受到重视，新技术及各种新的大型装置相继出现，显示出煤在合成气原料中比重今后见有可能增长，但目前仍主要从烃类生产合成气，所用方法主要有蒸汽转换和部分氧化两种1,
5、但结合世界能源看出,煤化工受到各国家的普遍重视,尤其中国,所以煤气化制合成气是我国以后的发展方向。3 轻质烃制合成气3.1 蒸气转化法2早在1913年BASF公司的Minttasch和Schneider就提出了在700摄氏度以下烃与水蒸气在催化剂上间歇催化转化法制氢。14年后Wietzel等提出了连续蒸气转化法,并研制了转化催化剂和确定了管式转化炉及二段转化炉的雏形,1928年美国Standard.oil公司的Batton改革。炼油厂安装了第一够半工业规模的蒸气转化装置,其后ICI公司改进了这一方法,并研究了基本工程数据和转化炉的设计,改进了转化催化剂组成于1936年英国Billingham建
6、成制氢转化炉,1940年第一座蒸气转化法制氢的工厂在美国Shapleigh开始运转,而后美国Kellogg公司和Chemico公司兴建了一批工厂,但是直到五十年代初都是在常压下操作的。工业上第一座加压蒸气转化炉有M.W.Kellogg公司设计的。在1953年建于美国加利福尼亚洲Ventura地方Shell公司的合成氨厂,使用了Incoloy合金作转化炉管,转化炉出口压力为0.61MP,此后几年,转化炉均在1.01MP下操作。欧洲因为当时缺少天然气资源而进行液态烃蒸气转化的研究。1954年ICI公司使转化原料扩大到加氢汽油,在Heysham建立了常压运转的制氢厂。然后转向研究轻油转化,1959该
7、公司提出了轻油蒸气转化法,使用含钾催化剂,解决了轻油转化使的结碳问题,1962年实现轻油蒸气转化的工业化1968年丹麦Topspe公司开发的无碱型轻油转化催化剂及工艺方法也开始使用2。工业上制取合成气，用于生产甲醇、丁辛醇、甲酸、丙酸、醋酸、DMF(二甲基甲酰胺)、TDI(甲苯二异氰酸酯)、MDI(二苯基甲烷二异睛酸酯)、合成氨和制氢等。其造气原料也有多种，如天然气、石脑油、重质燃料油、减压渣油、裂化渣油、沥青、煤等。造气所用的原料不同，工艺路线也有所不同，取决于资源状况、装置规模、合成气的用途和价格等因素。从国内外石化行业看，通常采用气态烃及石脑油的蒸汽转化法或重油及渣油的部分氧化法6。3.
8、2 催化部分氧化法21933年Pandwovanl研究了在镍催化剂上氧化和甲烷的放热反应,在二次世界大战期间德国Oppau厂以焦炉气为原料,实现工业化,对加压下的催化部分氧化法进行了研究.第一套加压催化部分氧化法与1956年在丹麦建立,可以用从甲烷到轻油为原料。1964年泸州建成用天然气常压部分氧化法年产2000吨氨的氨厂,随后在兰州建成用炼厂气常压部分氧化法年产12500吨氨的氨厂,至今,除以焦炉气为原料,采用加压催化部分氧化的中型氨厂外,最近还有新的中型氨厂投入生产2。3.2.1催化部分氧化基本原理无催化剂时,要时甲烷部分氧化反应较为彻底,反应温度则应在1350摄氏度上下,有催化剂时,反应
9、温度虽然大大降低,仍可获得满意的转化率。1)甲烷部分氧化过程的主要反应为:CH4 + 1/2O2 = CO + 2H2 + 25.6KJCH4 + H2O =CO + 3H2 206.3KJCH4 + CO =2CO + 3H2 -206.3KJCO + H2O=CO2 + H2 +41.2KJ2)影响部分氧化反应的因素： 影响反应主要因素有氧甲烷的比值，蒸汽 甲烷比值，和催化剂三者。3.2.2如天然气部分氧化天然气是一种清洁能源，含硫低，无污染。它是以甲烷为主要成分的多种碳氢化合物所组成的可燃性气体混合物。当氧气充足时，可进行完全燃烧反应，生成二氧化碳和水。当氧气低于理论量，烃与氧进行不完全
10、氧化反应，即部分氧化反应，其主要成分为一氧化碳和氢气，它们是合成氨、羰基合成的重要原料，具有极高的经济价值4。4 重油制取合成气2重油制取合成气使用最多的是部分氧化法,Fadur流程是世界上第一个实现以液体燃料油为原料制取合成气的方法。第二次世界大战后,意大利Monte-Catini公司以G.Fauser为首在Denegain开始研究。并与1952年在Sam-Ginseppe-Dicaire厂建立了议购能力为日产40吨氨的常压气化工业装置。之后根据Fauser气化操作经验发展了FauserMontectini加压气化法联邦德国Konpper公司于1950年在KopperTotzek粉煤气化装置上进行了重油气化试验,与1955年完成。1946年美国Texaco公司在Montebello试验研究所开发了Texaco流程。1952年美国Spenper化学公司第一采用Foster Wheeler公司设计的Texaco流程进行工业生产,目前世界上已建有100多套Texaco气化装置。Shell流程于1954
