5合成氣的生產(chǎn)工藝與設(shè)備

1、第五章 合成氣的消費(fèi)工藝與設(shè)備5.1 合成氣的運(yùn)用及開(kāi)展前景5.1.1 運(yùn)用 合成氣synthesis gas or syngas) CO和H2的混合物原料： 煤 油 天然氣 油頁(yè)巖、石油砂 農(nóng)林廢料、城市渣滓氫能利用背景化石類能源運(yùn)用過(guò)渡開(kāi)采化石類能源的逐漸枯竭石油價(jià)錢不斷攀升各國(guó)替代能源開(kāi)展政策美國(guó) 加拿大歐洲中國(guó)我國(guó)GDP下降0.70.8%Hydrogen in energy systems, 1850-2150氫氣的利用是最正確的選擇穩(wěn)定的能源可再生性來(lái)源穩(wěn)定，不受地緣界定影響價(jià)錢穩(wěn)定綠色能源溫室氣體空氣質(zhì)量可繼續(xù)性更多 .氫獲取途徑運(yùn)用 合成氣 NH3 合成氣 乙烯、丙烯 合成氣 甲

2、醇 醋酸 汽油、烯烴、芳烴 乙二醇 甲醇 乙醇 乙烯 合成氣 丙烯醇 1,4丁二醇改良的費(fèi)托合成催化劑鋅、鉻系催化劑高壓、380 3MPa，175 銅、鋅系催化劑中低壓、230270 同系化銠絡(luò)合物HI催化劑5.1.2開(kāi)展背景 煤 石油、天然氣5.1.3 關(guān)鍵問(wèn)題1.實(shí)現(xiàn)新工藝，降低本錢，處理污染問(wèn)題2.合成氣消費(fèi)烯烴、含氧化合物技術(shù)中 高壓、高溫、貴金屬催化劑的替代。 5.2由煤制合成氣5.2.1煤氣化的根本原理1.化學(xué)平衡1以空氣為氣化劑時(shí) 獨(dú)立反響數(shù)確實(shí)定普通說(shuō)來(lái)，獨(dú)立反響數(shù)等于反響系統(tǒng)中一切的物質(zhì)數(shù)減去構(gòu)成這些物質(zhì)的元素?cái)?shù)。復(fù)雜系統(tǒng)到達(dá)平衡時(shí)，應(yīng)根據(jù)獨(dú)立反響的概念來(lái)決議平衡組成。 系統(tǒng)

3、含有C，O2，CO，CO2 4種物質(zhì)，由C,O 2個(gè)元素構(gòu)成，故系統(tǒng)獨(dú)立反響式為兩個(gè)。普通選式51、53計(jì)算平衡組成。溫度 CO2CON2=CO/(CO+CO2)65010.816.972.361.08001.631.966.595.29000.434.165.598.810000.234.465.499.4表51 總壓0.1MPa時(shí)空氣煤氣的平衡組成結(jié)論：T ，CO ,CO2T900 ，CO2含量很少，主要是CO(2以水蒸氣作氣化劑時(shí)計(jì)算平衡組成5個(gè)參數(shù) 3個(gè)平衡常數(shù)表達(dá)式 分壓與總壓的關(guān)系 根據(jù)水中氫與氧的物料平衡 圖51 0.1MPa下碳蒸汽反響的平衡組成T900 ，含有等量的H2和CO

4、，其它組分含量接近于零。T ，H2O、CO2、CH4含量逐漸添加。故高溫下H2和CO含量高。圖52 2MPa下碳-蒸汽反響的平衡組成一樣T ，P， H2O、CO2、CH4含量添加，H2和CO含量減小。故制得H2和CO含量高的水煤氣，在低壓、高溫下進(jìn)展。2.反響速率 氣固反響 不僅與化學(xué)反響速率，還與氣化劑向碳 外表的分散速率有關(guān) 與煤的種類有關(guān) 反響活性：無(wú)煙煤焦炭褐煤(1)對(duì)于碳與氧氣的反響，普通以為先生成CO2，然后CO2再與碳反響生成CO. O2的一級(jí)反響 T 900 ，分散控制 添加分散反響速率措施： a 氣速 b 顆粒直徑 775 T 900 ，過(guò)渡區(qū) 2C與CO2的復(fù)原反響在200

5、0 以下，屬于動(dòng)力學(xué)控制，反響速率大致為CO2的一級(jí)反響。3C與H2O反響生成CO和H2 400 T 1100，分散控制 5.2.2水煤氣的消費(fèi)方法 分析：1100 1200高溫反響 大量吸熱 要求：大量供熱 采取措施: 經(jīng)過(guò)熄滅一部分C的反響熱 維持整個(gè)系統(tǒng)的熱平衡1.固定床間歇法蓄熱法操作方式：間歇法和延續(xù)法實(shí)踐消費(fèi)時(shí)按以下6個(gè)步驟的順序完成任務(wù)循環(huán)： 吹風(fēng)階段：吹入空氣，提高燃料層溫度， 吹風(fēng)氣放空，1200 終了。 蒸汽吹凈：置換爐內(nèi)和出口管中的吹風(fēng) 氣，以保證水煤氣質(zhì)量。 一次上吹制氣：燃料層下部溫度下降， 上部升高。 下吹制氣：使燃料層溫度平衡 二次上吹制氣：將爐底部下吹煤氣排 凈

6、，為吸入空氣做預(yù)備。 空氣吹凈：此部分吹風(fēng)氣可以回收。 工藝消費(fèi)條件： 溫度 吹風(fēng)速度 蒸汽用量 燃料層高度 循環(huán)時(shí)間 間歇?dú)饣▋?yōu)缺陷： 制氣時(shí)不用氧氣，不需空分安裝 消費(fèi)過(guò)程間歇，發(fā)生爐的消費(fèi)強(qiáng)度低，對(duì)煤的質(zhì)量要求高。2.固定床延續(xù)氣化法 氣化劑：水蒸汽和氧氣的混合物 燃料層分層：與間歇法大致一樣 碳與氧的熄滅放熱反響與碳與水蒸汽的吸熱反響同時(shí)進(jìn)展 氣化反響至少在600 800進(jìn)展：調(diào)理水蒸汽與氧的比例，可控制爐中各層溫度，并使溫度穩(wěn)定。 固定床延續(xù)氣化法 常壓法 加壓法魯奇法(Lurgi) 使反響速度加快，消費(fèi)才干大，壓力普通為23MPa，從熱力學(xué)角度，壓力高有利于甲烷和CO2的生成。

7、Mark V型，直徑5m，每臺(tái)產(chǎn)氣量可達(dá)106m3/h特點(diǎn)圖53 魯奇爐構(gòu)造表示圖1.煤箱 2.分布器 3.水夾套 4.灰箱 5.洗滌器3.流化床氣化法： 煤：粒度90%. 21世紀(jì)中期將是以天然氣為主要能源的時(shí)代。 目前，世界上約有80的合成氨及尿素、80的甲醇及甲醇化學(xué)品、40的乙烯丙烯及衍生品、60%的乙炔及炔屬化學(xué)品等都是以天然氣為原料消費(fèi)的。 我國(guó)天然氣資源量為38萬(wàn)億m3,可開(kāi)采資源量為10.5萬(wàn)億m3。5.3 以天然氣為原料制合成氣蒸汽轉(zhuǎn)化法 Steam reforming部分氧化法 Partial oxidation天然氣制合成氣的方法Ceramic Membrane Tech

8、nology5.3.1天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化反響烷烴烯烴5.3.2 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣1.甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化根本原理反響熱力學(xué)反響動(dòng)力學(xué)2.甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程中的析炭1.甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反響實(shí)際根底主反響副反響(1).主副反響(2).獨(dú)立反響數(shù)確實(shí)定普通說(shuō)來(lái)，獨(dú)立反響數(shù)等于反響系統(tǒng)中一切的物質(zhì)數(shù)減去構(gòu)成這些物質(zhì)的元素?cái)?shù)。有炭黑時(shí)，獨(dú)立反響數(shù)為3。沒(méi)有炭黑時(shí)，只選用兩個(gè)獨(dú)立反響數(shù)。(3).甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反響熱力學(xué)a.化學(xué)平衡常數(shù)陳五平無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)b.平衡組成的計(jì)算計(jì)算基準(zhǔn)：1mol CH4在甲烷轉(zhuǎn)化反響到達(dá)平衡時(shí)，設(shè)x為按式(1-1)轉(zhuǎn)化了的甲烷摩爾數(shù)，y為按式(1-2)變換了的一氧化碳摩爾數(shù)。組分氣體組成平衡分

9、壓，MPa反應(yīng)前平衡時(shí)CH411-x(1-x)/(1+m+2x)PH2Omm-x-y(m-x-y)/(1+m+2x) PCOx-y(x-y)/(1+m+2x) PH23x+y(3x+y)/(1+m+2x) PCO2yy/(1+m+2x) P合計(jì)1+m1+m+2xP氣體在反響后各組分的平衡分壓圖解法或迭代法求解x,yc.影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反響平衡組成的要素水碳比反響溫度反響壓力水碳比的影響水碳比甲烷平衡含量(%)218.047.961.0P=3.5MPa、T=800水碳比越高，甲烷平衡含量越低。反響壓力影響壓力添加，甲烷平衡含量也隨之增大。在烴類蒸汽轉(zhuǎn)化方法的開(kāi)展過(guò)程中，壓力都在逐漸提高，主要緣由

10、是加壓比常壓轉(zhuǎn)化經(jīng)濟(jì)效果好。反響壓力 MPa水碳比2、T800甲烷平衡含量反響溫度的影響甲烷平衡含量5.02.01.00.50.2壓力 (MPa)溫度 18008709109501000287095010001030110049401020108011301200水碳比為2溫度添加，甲烷平衡含量下降4甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)a.反響機(jī)理：在鎳催化劑外表甲烷和水蒸汽解離成次甲基和原子態(tài)氧，并在催化劑外表吸附與相互作用，最后生成CO、CO2和H2。b.動(dòng)力學(xué)方程甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反響速度可近似以為與甲烷濃度成正比，即屬于一級(jí)反響。c.分散作用對(duì)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反響的影響外分散 對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化影響很小內(nèi)分散 內(nèi)分散控制

11、 工業(yè)上采取減小催化劑的粒徑和添加有效分散系數(shù)促進(jìn)轉(zhuǎn)化反響速度 2.甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程的析炭炭黑覆蓋在催化劑外表，堵塞微孔，降低催化劑活性，使甲烷轉(zhuǎn)化率下降而使出口氣中剩余甲烷增多。影響傳熱，使部分反響區(qū)產(chǎn)生過(guò)熱而縮短反響管運(yùn)用壽命。使催化劑破碎而增大床層阻力，影響消費(fèi)才干。析炭危害1析炭熱力學(xué)控制水碳比、適宜的溫度和壓力來(lái)處理析碳。理論最小水碳比的確定析炭條件的判別式 不析炭(2)析炭動(dòng)力學(xué)由CO歧化反響生成碳的速度比同一 條件下CH4裂解反響生成碳的速度要 快310倍。碳與水蒸汽的反響比碳與CO2的反響 的脫炭速度快23倍，而碳與氫的反 應(yīng)速度那么較慢。碳與CO2的脫炭速度比由一氧化碳歧化反

12、響生成炭的速度快10倍左右。對(duì)于CO的歧化反響與復(fù)原反響，不同活性的催化劑在轉(zhuǎn)化管的任何部位均不會(huì)析炭。在轉(zhuǎn)化管內(nèi)進(jìn)口一段的氣體組成由于甲烷裂解而析炭，對(duì)高活性催化劑的析炭范圍比低活性催化劑要狹窄一些。析碳能夠性熱力學(xué)平衡曲線動(dòng)力學(xué)平衡線高活性催化劑低活性催化劑01析碳的動(dòng)力學(xué)區(qū)域5.3.2 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑 根本要求：高強(qiáng)度、高活性、抗析碳1.活性組分 Ni是工業(yè)化催化劑獨(dú)一活性組分，以NiO存在。 高活性：Ni晶粒小穩(wěn)定 較大比外表Ni/Al2O3)2.助催化劑： Al2O3、MgO、CaO、TiO2、MoO3、 稀土氧化物 助劑用量普通為Ni含量的10以下2.載體 載體作用： 使鎳的晶

13、體盡量分散，到達(dá)較大 的比外表以及阻止鎳晶體熔結(jié)。 鎳熔點(diǎn)：Tm=1454 載體類型：(熔點(diǎn)大于2000金屬氧化物 (1)耐火資料燒結(jié)型： - Al2O3, MgO-Al2O3 浸漬法 1015以NiO計(jì) (2)硅鋁酸鈣粘結(jié)型：以硅鋁酸鈣水泥為粘結(jié)劑 混合法 2030以NiO計(jì)3.催化劑的制備和復(fù)原1制備方法 a.共沉淀法 鎳晶粒小，分散度高 鎳含量高，活性較高 NiO與載體化合成固溶體或尖晶石，不易復(fù)原成金屬鎳 b.浸漬法 鎳晶粒小，分散度高 鎳含量低，活性較低 NiO與載體不易生成新化合物，易復(fù)原成金屬鎳3.催化劑的制備和復(fù)原1制備方法 c.混合法 鎳晶粒大，分散度差 鎳含量高，活性較差

14、NiO與載體不易生成新化合物，易復(fù)原成金屬鎳 催化劑成型： 塊狀、圓柱狀 環(huán)狀、異型車輪型、多孔型 改型可減小顆粒壁厚，縮短毛細(xì)管長(zhǎng)度，添加外外表積。 提高表觀活性，減小床層阻力，機(jī)械強(qiáng)度高。 (2)復(fù)原： H2、天然氣、H2O的混合物 PH2O/PH2KP，鎳催化劑被氧化 H20.4，NiO就能復(fù)原為NiH2O/CH4=4-8，溫度800 ，壓力0.5-0.8MPa嚴(yán)厲控制O2濃度，防止生成NiAl2O4(T400 ),由于在9001000 間才干復(fù)原。4.催化劑中毒1S S 0.5ppm,可逆性中毒 催化劑活性越高，允許S含量越低。 溫度越低，S對(duì)鎳催化劑毒害越大。2 As 永久性中毒 A

15、s來(lái)源:含As堿液脫碳3鹵素鹵素 0.5ppm,永久性中毒催化劑活性下降判別方法：a甲烷含量升高b平均溫距增大C“紅管景象5.3.3 工業(yè)消費(fèi)方法 1.轉(zhuǎn)化過(guò)程分段1轉(zhuǎn)化深度 轉(zhuǎn)化氣中CH4 0.5%， 要求T1000 目前耐熱合金鋼任務(wù)溫度 800 900 HK-40 960 60000h 950 84000h 處理方式1在較低溫度下，外熱式轉(zhuǎn)化管中進(jìn)展蒸汽轉(zhuǎn)化2在較高溫度下，耐火磚襯里的二段轉(zhuǎn)化爐參與空氣氧氣，利用反響熱繼續(xù)甲烷轉(zhuǎn)化反響。2二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的化學(xué)反響 熄滅反響H2 甲烷轉(zhuǎn)化反響 CO變換反響 2.工藝條件1壓力 3.5 4.0MPa 采取加壓緣由 節(jié)省動(dòng)力耗費(fèi) 提高傳熱效率 提

16、高過(guò)熱蒸汽的余熱利用價(jià)值 2反響溫度一段轉(zhuǎn)化爐出口溫度 中型合成氨 1.8MPa，760 大型 3.2MPa，800 出口溫度盡能夠不要高。二段轉(zhuǎn)化爐出口溫度 平均溫距增大 TT-TP， T實(shí)踐出口溫度 TP與出口氣體組成相應(yīng)的平衡溫度 一段10 15 ，二段15 30 水碳比 3.5 2.75 2.5 提高水碳比可控制析碳與甲烷質(zhì)量，但太大經(jīng)濟(jì)上不合理，還添加熱負(fù)荷。 氣流速度 碳空速 1000 2000h1 氣體流速高，有利于傳熱，延伸爐管壽命； 提高消費(fèi)才干。 不宜過(guò)高，床層阻力增大，能耗添加。 壓力越高，可適當(dāng)采取較高空速?？账俦硎痉椒ǎ涸蠚饪账伲好苛⒎矫状呋瘎┟啃r(shí)經(jīng)過(guò)的含烴原料

17、的規(guī)范立方米數(shù)。碳空速：每立方米催化劑每小時(shí)經(jīng)過(guò)甲烷的規(guī)范立方 米數(shù)。實(shí)際氫空速：每立方米催化劑每小時(shí)經(jīng)過(guò)的實(shí)際氫 的規(guī)范立方米數(shù)。液空速：每升催化劑每小時(shí)經(jīng)過(guò)的石腦油的升數(shù)。3.工藝流程1天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化的工藝流程美國(guó)Kellege法，美國(guó)ICI法，丹麥Taps e法2各種方法的流程的主要不同點(diǎn) a.原料的預(yù)熱溫度 b.對(duì)流段內(nèi)各加熱盤(pán)管的布置 c.轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的余熱回收美國(guó)Kellege法天然氣 配入中壓蒸汽 對(duì)流段 一段轉(zhuǎn)化爐變換工序 分開(kāi)二段轉(zhuǎn)化爐 1200熄滅 二段轉(zhuǎn)化爐 對(duì)流段 少量水蒸汽 空氣 3.3 3.5MPa 3.6MPa380 500 550 3.1MPa800820 850

18、860 1000CH44，含有烷烴、環(huán)烷烴、芳烴和少量烯烴。關(guān)鍵問(wèn)題：析碳1.反響原理 1T 650 發(fā)生熱裂解， 生成低級(jí)飽和烴和不飽和烴。 T 650 發(fā)生催化裂解，生成甲烷和不飽和烴。甲烷、低碳烴和水蒸汽反響，生成H2、CO和H2O。 2芳香烴直接催化裂解生成H2、CO、CO2，然后CO和H2生成甲烷。最終產(chǎn)物的平衡組成由CO變換決議。石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化的總結(jié)果： 副反響： 2.析碳緣由和消碳方法1析碳緣由由于活性組分Ni的存在， Ni外表有 NiC生成。由于酸性載體析碳，酸性愈大，析碳愈易。純 - Al2O3不析碳，含少量SiO2析碳。 由于催化劑床層空隙，烴類在空隙內(nèi)直接熱裂解。 2防止

19、析碳方法提高水碳比改良催化劑a.用K2O作助催化劑 可與酸性載體中和，防止石腦油裂解為烯烴，以及防止烯烴脫氫成為碳黑。 有除碳的作用以KAlSiO4鉀霞石儲(chǔ)存鉀。轉(zhuǎn)化爐管上部裝含鉀的，下部裝不含鉀的催化劑。 b.用MgO作載體為防止MgO與水蒸汽產(chǎn)生水協(xié)作用，參與Al2O3，高溫下燒結(jié)成鎂鋁尖晶石。5.5重油部分氧化5.5.1重油氣化的根本原理1.氣化反響重油霧滴氣化：氣態(tài)烴的氧化熄滅： CmHn + (m + n/4)O2 mCO2 + n/2H2O 氣態(tài)烴高溫?zé)崃呀猓簹鈶B(tài)烴與蒸汽反響： 其它反響： 2.重油氣化的化學(xué)平衡出口氣體：CH4、CO、H2、CO2、H2O、C 不思索其它雜質(zhì)3種元

20、素：C、H、O獨(dú)立反響：3 個(gè)甲烷轉(zhuǎn)化反響CO變換反響 碳黑生成反響當(dāng)P 5MPa，應(yīng)以逸度f(wàn)的平衡常數(shù)Kf替代分壓表示的平衡常數(shù)Kp。 3.碳黑生成問(wèn)題的熱力學(xué)討論方法同甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程的析碳。析碳危害：降低C的利用率 引起后續(xù)工藝的影響變換反響中 影響催化劑活性，污染脫碳溶液， 使之發(fā)泡泛塔 4.重油氣化反響速率火焰形反響1高溫下CO變換反響是快速的，在氣化爐中出口13000 易于到達(dá)平衡。 2CH4的蒸汽轉(zhuǎn)化反響較慢，為速率控制步驟，停留時(shí)間2.5S，隨壓力提高，停留時(shí)間要增長(zhǎng)。 3.5.2重油部分氧化的工藝條件1.反響溫度重油氣化的控制步驟:熱力學(xué)分析：均為可逆吸熱反響，提高溫度可提高

21、甲烷與碳黑的平衡轉(zhuǎn)化率。動(dòng)力學(xué)分析：提高溫度有利于提高甲烷和碳黑的轉(zhuǎn)化反響速率。國(guó)內(nèi)T1300 ， 維護(hù)爐襯和噴嘴O2耗費(fèi)目的 T提高，氧耗添加 2.反響壓力熱力學(xué)不利體積增大反響動(dòng)力學(xué)有利加速反響加壓法優(yōu)點(diǎn)：1隨壓力提高，氣化爐的消費(fèi)強(qiáng)度成比例添加，從而減少了設(shè)備容積。2節(jié)省動(dòng)力 (節(jié)省3/4)3有助于消除碳黑激冷流程中：常壓：40mg/Nm3 1MPa: 2mg/Nm3 5MPa: 0.25mg/Nm34加壓氣化對(duì)下游工序的脫S和脫C也是有利的。 3.氧油比Nm3O2/Kg重油實(shí)際氧油比O/C1，相應(yīng)的氧耗量為0.8Nm3O2/Kg重油，實(shí)際反響溫度1700 水蒸汽作為緩沖劑同時(shí)提供氧，以

22、調(diào)理溫度和重油霧化條件。 溫度隨氧油比的提高而急劇上升。 耗氧隨氧油比的添加而添加，氧油比過(guò)高，工業(yè)上發(fā)生熔化爐襯的事故。 4.蒸汽油比蒸汽作用1作為氣化劑與各類烴發(fā)生反響。 2緩沖爐溫，抑制碳黑的生成。 400500Kg蒸汽/t汽油 5.5.3工藝流程1.原料油和氣化劑O2+H2O)的預(yù)熱 2.高溫下部分氧化3.出口高溫合成氣 的熱能回收4.碳黑的消除 與回收 根據(jù)熱能回收方式不同德士古Texaco)公司開(kāi)發(fā)的激冷流程S 1謝爾(Shell)公司開(kāi)發(fā)的廢熱鍋爐流程 含S高 5.5.4 主要設(shè)備1.噴嘴1重油氣化對(duì)噴嘴要求： 霧化好 氣化反響好 壽命長(zhǎng) 動(dòng)力省 2噴嘴的構(gòu)造及型式： a.構(gòu)造

23、原料重油和氣化劑通道 內(nèi)外噴頭及調(diào)理機(jī)構(gòu) 冷卻水套 b.型式 三管噴嘴適于低壓 帶文氏管的二次氣流霧化雙套管噴嘴適于較高壓力 一次機(jī)械霧化和二次氣流霧化的雙水冷、外混式雙套管噴嘴適于高、低壓 5.5.4 主要設(shè)備 2. 氣化爐受限射流反響器直立式臥式內(nèi)壁襯有保溫資料 5.6 CO的變換 對(duì)合成氣中CO/H2比值要求不同。 -41.19KJ/mol5.6.1變換反響動(dòng)力學(xué)r = f(T,C)r = r1-r2 = f1(T,C) f2(T,C) =k1f1(C) k2f2(C) k1= k01exp(-E1/RT) k2= k02exp(-E2/RT)r = k1f1(x) k2f2(x) K

24、= k1/k2r = k1(f1(x) f2(x)/K)反響條件對(duì)變換反響速率的影響1.反響溫度T ，開(kāi)場(chǎng)k1占主導(dǎo)位置 k1 ，r ；然后K占主導(dǎo)位置(k2 , K ) ，r 。在Top溫度下， r到達(dá)最大值。 Te:對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率x的平衡溫度 TOP與氣體原始組成、轉(zhuǎn)化率及催化劑有關(guān). 氣體原始組成、催化劑一定： 反響初期轉(zhuǎn)化率低，最適宜溫度較高；反響后期，轉(zhuǎn)化率高，最適宜溫度較低。 隨反響進(jìn)展，轉(zhuǎn)化率添加，為使反響速度快，需降低反響溫度。 反響放熱，分段冷卻降溫。 2 . 水碳比 高水碳比對(duì)反響平衡和速率均有利 水碳比不宜太高，以3 4為宜。3. 壓力 P ，r ，因設(shè)備和能耗要求，常壓或高

25、壓30atm)。 5.6.2 催化劑1.中高變催化劑鐵鉻系300 530 有活性Fe2O3-Cr2O3-K2O，能耐少量H2S。 0.5%適宜 催化劑外形： ：5 9 mm, h : 5 10 mm棕色小圓柱Cr2O3作用：1)使具有更細(xì)的微孔構(gòu)造及較大比外表2提高耐熱性，延伸運(yùn)用壽命3)提高機(jī)械強(qiáng)度，抑制析炭 問(wèn)題：毒性較大，污染環(huán)境。 Fe2O3 Fe3O4有活性CO+H2+H2O進(jìn)展復(fù)原 ，嚴(yán)厲控制CO、H2含量。CO含量最低為34 2.低變催化劑 180 260 有活性CuO-ZnO-Cr2O3， CuO-ZnO-Al2O3活性組分：Cu微晶 ZnO、Cr2O3、Al2O3： 使Cu微

26、晶高度分散，防止燒結(jié)，使細(xì)小，具有較大比外表 引起催化劑活性降低或失活緣由： 冷凝水：氨水銅氨絡(luò)合物 暫時(shí)中毒 硫化物 ：硫化亞銅 (1ppm) 永久性中毒 氯化物：氯化銅，晶粒增長(zhǎng)，比外表銳減 (0.03ppm) 永久性中毒特點(diǎn)：與高變催化劑相比，對(duì)毒物敏感。 多用于甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化。 3.耐硫變換催化劑 特點(diǎn)：不需脫S，多用于重油、煤氣化Co-Mo-Al2O3運(yùn)用前預(yù)硫化H2S) MoS21有較好的低溫活性和寬的活性溫度 160 500 2有突出的耐S和抗毒性3強(qiáng)度高 5.6.3 工業(yè)變換反響器的設(shè)計(jì)原那么1首先保證操作溫度應(yīng)控制在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)2除反響初期外，反響過(guò)程盡能夠接近最適宜溫度曲線 可采用多段冷卻中間間接冷卻式多段絕熱反響器換熱式 原料氣冷激式多段絕熱反響器 水蒸汽或冷凝水冷激式多段絕熱反響器中間間接冷卻式多段絕熱反響器換熱式 原料氣冷激式多段絕熱反響器 水蒸汽或冷凝水冷激式多段絕熱反響器5.6.4 工藝流程流程：中高變低變串連流程 多段變換流程中高變低變串連流程多段變換流程5.7 原料氣脫S H2S有機(jī)硫：CS2、COS、硫醇、硫醚、噻吩脫S方法：干法和濕法 干法：堿性固體或特殊吸附性能的吸附劑脫除硫化法。 如 氧化鐵、氧化鋅、氧化錳、分子篩、活性炭?jī)?yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作維修方便。缺陷：設(shè)備體積龐大，S回收困難。運(yùn)用