由渣油制合成氣ppt課件

1、由渣油制合成氣 由天然氣制作合成氣由煤制合成氣制合成氣的方法制合成氣的方法由渣油合成一、渣油制合成氣的簡介二、渣油部分氧化過程的反應(yīng)三、渣油部分氧化操作條件一、渣油制合成氣的簡介 制造合成氣用的渣油是石油減壓蒸餾塔底殘余油，亦稱減壓渣油。由渣油轉(zhuǎn)化為CO、H2等氣體的過程稱渣油氣化。 氣化技術(shù)有部分氧化法和蓄熱爐深度裂解法，目前常用技術(shù)是部分氧化法，由美國德士古Texaco公司和荷蘭謝爾Shell公司在20世紀(jì)50年代開發(fā)成功，分別稱為德士古法和謝爾法，當(dāng)時(shí)用于重油。在20世紀(jì)80年代經(jīng)改進(jìn)，成為德士古新工藝，可用于渣油氣化渣油合成氣的加工步驟如下： （3蒸汽油比 水蒸氣量是一個(gè)可調(diào)控的變量，

2、它的加入可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時(shí)水蒸氣與烴類的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高CO和H2含量，此外，還能幫助渣油的霧化，使油和氧、水蒸氣的接觸面積增大。所以蒸汽/油高一些較好，但水蒸氣參與反應(yīng)會(huì)降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過高，一般控制在0.30.6kg蒸汽）/kg油）。加壓氣化時(shí)用低限。 當(dāng)油與氧混合不均勻時(shí)，或油滴過大時(shí)，處于高溫的油會(huì)發(fā)生烴類熱裂解，反應(yīng)較復(fù)雜，這些副反應(yīng)最終導(dǎo)致結(jié)焦。所以，渣油部分氧化過程中總是有炭黑生成。 為了降低炭黑和甲烷的生成，以提高原料油的利用率和合成氣產(chǎn)率，一般要向反應(yīng)系統(tǒng)添加水蒸氣。因此在渣油部分氧化的同時(shí)，還有烴類的水蒸氣轉(zhuǎn)化

3、和氣化反應(yīng)。油渣中含有的硫、氮等有機(jī)化合物反應(yīng)后生成H2S、NH3、HCN、COS等少量副產(chǎn)物。最終生成的水煤氣中4種主組分CO、H2O、H2、CO2之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應(yīng)平衡來決定。二、渣油部分氧化過程的反應(yīng) 油渣是許多大分子烴類的混合物，沸點(diǎn)很高，所含元素的重量組成C84%87%，H11%12.5%，其余有S、N、O，以及微量元素Ni、V等。 氧化劑是氧氣。當(dāng)氧充分時(shí)，渣油會(huì)完全燃燒生成CO2和H2O，只有當(dāng)氧量低于完全氧化理論值時(shí)，才發(fā)生部分氧化，生成以CO和H2為主的氣體。 渣油在常溫時(shí)是粘稠的、黑色半固體狀物，要將渣油預(yù)熱變成易流動(dòng)的液態(tài)，才能進(jìn)入反應(yīng)器。渣油在反應(yīng)器中經(jīng)歷的

4、變化如下。 首先是渣油分子(CmHn)吸熱升溫、氣化，氣態(tài)渣油與氧氣混合均勻，然后與氧反應(yīng)，如果氧量充足，則會(huì)發(fā)生完全燃燒反應(yīng)如果氧量低于完全氧化理論量，則發(fā)生部分氧化，放熱量少于完全燃燒，反應(yīng)式為 當(dāng)油與氧混合不均勻時(shí)，或油滴過大時(shí)，處于高溫的油會(huì)發(fā)生烴類熱裂解，反應(yīng)較復(fù)雜，這些副反應(yīng)最終導(dǎo)致結(jié)焦。所以，渣油部分氧化過程中是有炭黑生成。 為了降低炭黑和甲烷的生成，以提高原料油的利用率和合成氣產(chǎn)率，一般要向反應(yīng)系統(tǒng)添加水蒸氣。因此在渣油部分氧化的同時(shí)，還有烴類的水蒸氣轉(zhuǎn)化和氣化反應(yīng)。油渣中含有的硫、氮等有機(jī)化合物反應(yīng)后生成H2S、NH3、HCN、COS等少量副產(chǎn)物。最終生成的水煤氣中4種主組分

5、CO、H2O、H2、CO2之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應(yīng)平衡來決定。 C0 + H2O CO2 + H2 三、渣油部分氧化操作條件 在確定何種工程措施例如反應(yīng)器的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸來保證反應(yīng)進(jìn)行之前，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)反應(yīng)特點(diǎn)，全面分析各工藝參數(shù)對反應(yīng)的影響，從而確定優(yōu)化的工藝條件。渣油部分氧化的優(yōu)化目標(biāo)是：在盡可能低的氧消耗量和蒸汽耗量下，碳的轉(zhuǎn)化率要高，而且是將渣油轉(zhuǎn)化為更多的有效成分CO和H2。 (1)溫度 烴類的完全燃燒和部分氧化反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，不存在平衡限制問題。溫度越高，反應(yīng)速率越快，故氧氣能很快消耗殆盡，烴類的轉(zhuǎn)化和焦炭的氣化是吸熱的，高溫對反平衡和速率均有利。所以，渣油氣化過程的溫度

6、應(yīng)盡可能高，但是，操作溫度還受反應(yīng)平衡和速率均有利，所以，渣油氣化過程的溫度應(yīng)盡可能高，但是，操作溫度還受反應(yīng)器材質(zhì)的約束，一般控制反應(yīng)器出口溫度為13001400，反應(yīng)器內(nèi)溫度最高的燃燒區(qū)估計(jì)達(dá)18002000。(2)氧油比 操作溫度不是獨(dú)立變量，它與氧、蒸汽的用量有關(guān)。氧油比對反應(yīng)器內(nèi)溫度及水煤氣中有效成分的影響很大，所以氧油比是重要的控制指標(biāo)之一，氧油比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)常用的單位是m3氧）/kg （油）。 當(dāng)要求只生成CO和H2時(shí)，根據(jù)渣油部分氧化反應(yīng)時(shí)（）可知，氧分子數(shù)碳原子數(shù)只比為0.5摩爾比），即 O2/C=0.5 如果氧量超過了這個(gè)比值，會(huì)產(chǎn)生一些CO2和水蒸氣。理論氧油比的計(jì)算式為 氧

7、/油=22.4*0.5*（ C /12） 式中，C為渣油中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 實(shí)際生產(chǎn)中氧/油比要高于此理論值。因?yàn)樘砑恿怂魵?，存在吸熱反?yīng)，需要提高氧/油比，以維持高溫，也使炭黑含量迅速下降。具體比值要根據(jù)渣油碳含量、原料預(yù)熱溫度、添加的水蒸氣量以及反應(yīng)器散熱損失等因素來確定。 (3)蒸汽油比 水蒸氣量是一個(gè)可調(diào)控的變量，它的加入可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時(shí)水蒸氣與烴類的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高CO和H2含量，此外，還能幫助渣油的霧化，使油和氧、水蒸氣的接觸面積增大。所以蒸汽/油高一些較好，但水蒸氣參與反應(yīng)會(huì)降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過高，一般控制在0.30.6kg蒸汽）/kg油）。加壓氣化時(shí)用低限。 (4)壓力 渣油氣化過程總結(jié)果是體積增加的，從平衡角度看，低壓有利。但加壓可縮小設(shè)備尺寸和節(jié)省后工序的氣體輸送和壓縮動(dòng)力消耗，有利于消除炭黑、脫除硫化物和二氧化碳。渣油部分氧化過程的操作壓力一般為2.04.0MPa,有的用8.5MPa,加壓對平衡不利的影響可用提高溫度的措施來補(bǔ)償，蒸汽/油也用低限比值。 (5)原料的預(yù)熱溫度