1、天然氣化工工藝,騫偉中 2008.9.16,天然氣制備合成氣,甲烷水蒸汽重整 溫度，壓力，問題？ CH4H2OCO3H2213 KJ/mol 甲烷部分氧化（催化與非催化） CH4+0.5O2CO2H2 -36KJ/mol CH4+2O2CO22H2O -210 KJ/mol 甲烷二氧化碳重整 245 KJ/mol CH4CO22CO2H2,強化的水蒸汽轉化,二段轉化工藝 一段催化轉化，70-80%的轉化率 二段非催化轉化，通氧氣，使甲烷接近完全轉化,850,1100,天然氣和一定量的蒸汽在一段爐發(fā)生轉化反應，大部分甲烷與蒸汽反應生氣H2、CO和CO2等，隨后一段轉化氣到二段爐，二段爐加入空氣，

2、空氣中的氧與原料反應提供熱量，并產生合成氨生產所需要的N2 ，一段轉化氣中的甲烷在二段爐內進一步轉化成氫及碳氧化物，二段爐出來的原料氣經一系列凈化處理后，合格的氫氮氣經去氨合成工段生產合成氨產品。,作業(yè),從分子式上計算，甲烷水蒸汽重整，部分氧化，CO2重整生產一噸氫氣時，分別生成多少噸CO2, 三個反應的共性是什么,不同點在哪里? 從能量總體核算的角度，甲烷水蒸汽重整，部分氧化，CO2重整生產一噸氫氣時，分別生成多少噸CO2,天然氣化工路線一,天然氣化工路線二,天然氣化工路線三,甲烷制備氫氰酸,CH4NH3O2HCNH2OCO2 800, 鉑催化劑,德國巴斯夫公司L安德魯索夫于1930年在洛伊

3、納化工廠完成甲烷(天然氣)氨氧化制氫氰酸中間試驗，成為經濟有效的氫氰酸生產方法。,CH3CH=CH2NH3O2 CH3CH=CNH2OCO2,NH3,O2,420 ,天然氣化工路線四,美歐天然氣化工結構,國外天然氣占合成氨與甲醇原料比例,為什么天然氣受歡迎？,H2O Biomass Coal CH4,Typical H2 production Unit Cost,天然氣制備乙炔,電弧法 蓄熱爐裂解法 氧化熱裂解法 等離子體法 所有烷烴裂解制乙炔都是高溫吸熱反應，上述方法主要是供熱方式不同 共性： 短的停留時間（0.01-0.001s）,將原料加熱到1200-1500K,含乙炔氣在幾毫秒的時間內

4、，被冷卻到550K.,甲烷部分氧化制乙炔,550,1500,100,毫秒級反應,甲烷水蒸汽轉化的速率？,部分氧化流程,甲烷等離子體制備乙炔,過程的控制因素有哪些？,。Fincke等1 在總結比較Hels 以及Dupont 等工藝技術的基礎上, 通過改進反應體系物料的混合、反應產物的淬冷以及減小反應器內的溫度梯度和邊界層效應, 得到甲烷轉化率接近100 % , 乙炔收率在90 %95 %之間, 煙炱產率2 %4 %, 乙炔能耗16 kW h kg - 1 的研究結果。,煤化工中也有相近的思路,煤制備電石，然后制備乙炔 3C+ CaO= CaC2+CO CaC2+H2O=C2H2+CaO 煤與氫在等離子體作用下，直接生成乙炔,乙炔生產法的經濟技術評價,估算基準：乙炔600t/a,質量收率55%,操作時間7200h/a,上表中的謬誤,電石爐尾氣的主要成分有:一氧化碳(含量7590)、氫氣(含量210)、甲烷(含量24)等 ，400-600 我國每年產生的電石爐尾氣超過150億立方米，絕大部分被放空或“點天燈”，每年因此相當于損失240萬噸標準煤。同時排放1200萬噸二氧化碳和90余萬噸粉塵。,反思,與幾條天然氣制備乙炔的過程相比，煤經過電石法制備乙炔，最大的好處在哪里？ 大家想一想，上述幾條路線在放大過程中各自遇到什么問題？,作業(yè):仿照如下流程,計算煤等離子體制備乙炔的能耗