天然气制合成气分析解析共56页
2合成气(化学工艺学)解析
K P1
P CO
P3 H2
P P CH 4 H 2 O
K P2
P P CO 2 H 2 P CO P H 2 O
b.平衡组成的计算
已知条件： m原 料 气 中 的 水 碳 比 (m H2O)
CH4 P 系 统 压 力 ； T 转 化 温 度 假定：无炭黑析出
计算基准：1mol CH4 在甲烷转化反应达到平衡时，设x为按式(2-3)转化了
压力和水碳比确定后，按平衡甲烷的浓度来确定温度。一般要
求yCH4<0.005,出口温度应为1000℃ 左右。实际生产中，转
化炉出口温度比达到出口气体浓度指标对应的平衡温度高， 这个差值叫平衡温距。
T ＝T－Te（实际温度－平衡温度） 平衡温距低，说明催化剂活性好。一、二段平衡温距通常分 别为 10~15 ℃ 和 15~30 ℃ 。
为代表来讨论气态烃类蒸汽转化 的主要反应及其控制条件。
➢ 烃类主要进行的反应 烷烃
烯烃 CnH2n n2H2O34nCH4 n4CO2 CnH2n nH2OnCO2nH2 CnH2n 2nH2OnCO2 3nH2
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
主要反应
高温、催化 剂
( 1 ) C 4 H H 2 O ＝ C 3 H O 2 2.4 0 km 6 J o ( 2 ) C H O 2 O ＝ C 2 H O 2 4 .2 k 1 /m J
水碳比 反应温度 反应压力
➢ 温度增加，甲烷平衡含量下降，反应温度每降 低10℃，甲烷平衡含量约增加1.0%-1.3%；
➢ 增加压力，甲烷平衡含量随之增大；
➢ 增加水碳比，对甲烷转化有力；
➢ 甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行 有利
《天然气组成分析》课件
丙烷的能量密度较高，燃烧后 产生水和二氧化碳。
丙烷主要用于家庭和商业领域 的燃料，也可用于生产丙烯等 化学品。
丙烷
丙烷是天然气中的另一种烃类 化合物，含量通常占天然气总 量的2%~5%。
丙烷的能量密度较高，燃烧后 产生水和二氧化碳。
丙烷主要用于家庭和商业领域 的燃料，也可用于生产丙烯等 化学品。
丁烷
ABCD
样品处理困难
天然气样品中常含有水分、硫化物和其他杂质， 需要经过复杂的预处理才能进行准确分析。
标准和方法不统一
目前缺乏统一的天然气组成分析标准和规范，导 致不同实验室间的结果可比性差。
展望
新技术应用
随着色谱、质谱等技术的发展，未来天 然气组成分析的精度和效率将得到进一
步提高。
标准和方法统一
天然气是工业生产的重要原料，可用于化工、电 力、钢铁等行业。
交通燃料
天然气也可用作交通燃料，如公交车、出租车等 。
天然气的开采与运
01
02
03
天然气开采
通过钻井技术将天然气从 地下岩层中开采出来。
运输方式
经过处理后，天然气通过 管道、液化天然气等方式 进行运输。
液化天然气
液化天然气是将天然气在 极低温度下液化，以便于 储存和运输。
《天然气组成分析》ppt课 件
目 录
• 天然气简介 • 天然气组成 • 天然气组成分析方法 • 天然气组成分析的应用 • 天然气组成分析的挑战与展望
目 录
• 天然气简介 • 天然气组成 • 天然气组成分析方法 • 天然气组成分析的应用 • 天然气组成分析的挑战与展望
01
天然气简介
01
天然气简介
红外光谱法
总结词
天然气制备合成气
天然气制备合成气天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。
天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。
其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。
目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。
本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。
蒸气转化法蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。
蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，其主反应为：CH + H O = CO + 3H，A H © 298 = 206KJ / mol该反应是强吸热的，需要外界供热。
因为天然气中甲烷含量在90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。
甲烷水蒸气转化反应和化学平衡甲烷水蒸气转化过程的主要反应有：CH4+ H2O o CO + 3H2，A H © 298 = 206KJ / molCH4+ 2 H2O o CO 2 + 4 H 2，A H © 298 = 165KJ /molCO + H 2 O o CO 2 + H2，A H © 298 = 74.9 KJ /mol可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是：CH4 o C + 2H2，A H©298 = 74.9KJ /mol2CO o C + CO2，AH © 298 = -172.5 KJ /molCO + H 2 o C + H 2 O，A H © 298 = -131.4KJ /mol甲烷水蒸气转化反应必须在催化剂存在下才有足够的反应速率。
天然气组成分析
(2)滴定与读数
待电位计指针向低电位方向偏移以后，反复接 通、断开电解电流，使指针回到初始位置。读 取微库仑计显示的硫含量，重复三次取平均值
F W0 100 S0 V1
F 硫的转化率，%
(11 10)
W0 测定读数，ng S0 标准样中硫的含量，mg m3 (气)或mg L (液)
V1 进样体积，mL(气)或L (液)
为了保证分析数据的准确度和可溯源 性，目前外标法已成为广泛采用的方法。 1. 戊烷和更轻组分
气样中i组分的浓度yi (%)计算如下： yi =ysi (Hi Hsi ) (111)
ysi 标准气体中i组分的摩尔分数，% Hi 气样中i组分的峰高及峰面积 Hsi 标准气中i组分的峰高及峰面积
2. 己烷和更重组分
4. 总硫含量的测定
从气源管线取样：用待分析气体充分吹扫取样线管， 利用待分析气体的压力冲洗注射器数次后正式取样
取样：收到样品后，尽快按流的转化率测定方法采取 样品
进样与测定：按硫的转化率方法进样与测定样品，测 两次取平均值
5. 结果计算
湿基气样的体积
Vn
V
(P Pv ) 101.3
293.2 273.2
(4)配气瓶：2-3L的圆底烧瓶放有2-3个搅拌子
(5)气体标准样的配制：用安瓿球称正丙硫醇 或甲硫醚，置于干燥的配气瓶中，抽真空 至3kPa以下，摇动使球破裂，用氦气将气 瓶充至40kPa左右，按下式计算气体标样中 硫含量
S0
m
32.06 106 Mr
V (P0 P1)
P0
(11 8)
S0 气体标准样品中硫的含量，mg m3
（1）反吹峰修正面积计算
己烷的修正峰面积
天然气组分分析报告
天然气组分分析报告1. 引言天然气是一种重要的能源资源，广泛应用于工业、家庭和交通等领域。
了解天然气的组分成分对于合理利用和管理天然气资源至关重要。
本文将分析天然气的组分成分，并提供相应的分析结果。
2. 实验目的本次实验的目的是通过分析天然气的组分成分，了解其主要成分的含量情况，为天然气的利用提供参考。
3. 实验方法本实验使用了以下步骤来分析天然气的组分成分：3.1 样品采集从天然气供应管道中采集样品，并进行密封保存，以避免组分成分的改变。
3.2 样品准备将采集到的天然气样品转移到实验室中，并进行适当的处理，以提取出待分析的组分成分。
3.3 气相色谱分析使用气相色谱仪对待分析的天然气样品进行分析。
通过气相色谱仪，可以分离出各个组分成分，并测量其相对含量。
3.4 数据处理根据气相色谱仪的分析结果，对各个组分成分的相对含量进行统计和计算。
4. 实验结果根据实验的分析结果，得到了以下天然气的组分成分分析结果：•甲烷 (CH4)：占总体积的70%•乙烷 (C2H6)：占总体积的10%•丙烷 (C3H8)：占总体积的8%•正丁烷 (n-C4H10)：占总体积的6%•异丁烷 (i-C4H10)：占总体积的3%•其他成分：占总体积的3%5. 结论根据实验结果分析，天然气的主要组分成分是甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷。
其中，甲烷是主要的成分，占总体积的70%。
这些数据对于天然气的利用和管理具有重要意义。
6. 建议根据天然气的组分分析结果，可以采取以下措施来合理利用和管理天然气资源：•提高天然气的利用效率，减少能源浪费；•加强天然气的储存和输送技术，确保供应的稳定性；•推动天然气替代传统能源，减少对化石能源的依赖；•加强天然气的环保应用，减少对环境的影响。
7. 总结本文通过对天然气的组分成分进行分析，得出了天然气的主要组分含量，并提出了相应的利用和管理建议。
天然气是一种重要的能源资源，合理利用和管理对于能源的可持续发展至关重要。
天然气制合成气分析解析精品PPT课件
注：水碳比为2
高温有利甲烷转化，还要控制副反应。 T>750℃，析碳严重，沉积。
一 合成气的应用实例
合成气 合成气
NH3
改进的费托合成催化剂
乙烯、丙烯
合成气
锌、铬系催化剂
铑络合物－HI催化剂
甲醇
醋酸
高压、380℃
3MPa，175℃
铜、锌系催化剂
汽油、烯烃、芳烃
乙二醇
中低压、230－270℃
甲醇同系化 乙醇
乙烯
合成气 ＋ 丙烯醇
1,4－丁二醇
第二节 天然气制造合成气
天然气
优质、清洁、环境友好的能源。
一 以天然气为原料的生产方法
水蒸气转化法 Steam reforming
CH4 H2O CO 3H2 H (298K ) 206kJ / mol
特点：目前工艺多采用的方法，H2/CO＝3， 以天然气为原料的大型合成氨厂广泛采用。
强吸热反应
非催化部分氧化法 Partial oxidation
（一）甲烷水蒸气转化反应和化学平衡
主反应
变换反应
CH 4 C 2H2
副反应 （析碳） 2CO C CO2
H
Hale Waihona Puke 29874.9kJ/
mol
H
298
172.5kJ
/
mol
CO H2 C H2O
H
298
131.4kJ
/
mol
析炭危害
炭黑覆盖在催化剂表面，堵塞微孔，降 低催化剂活性。 影响传热，使局部反应区产生过热而缩 短反应管使用寿命。 催化剂内表面炭与水蒸气反应，使催化 剂破碎，影响生产能力。
(3)合成醋酸
天然气制合成气分析解析
脱碳
变换
工艺流程充分合理地利用不同温位的余热，加热 各种物料和产生动力及工艺蒸汽。。
天然气蒸汽转化流程
天然气压缩到3.6MPa并配氢氮混合气，到一段炉的对流段3 预热至380～400℃，热源是辐射段4的高温烟道气。预热后 进钴钼催化脱硫器l，有机硫加氢成硫化氢，再到氧化锌脱 硫罐2脱除硫化氢，总含硫量降至0.5×10-6以下。脱硫后与 中压蒸汽混合，送至对流段加热到500～520℃，分流进入辐 射段4的转化管，自上而下经管内催化剂层转化反应，热量 由管外燃烧天然气提供。 反应管底部转化气温度为800～820℃，甲烷含量约9.5％，汇 合于集气管沿中心管上升，由炉顶送往二段转化炉5。二段 炉入口引入预热450℃的空气，与部分甲烷在炉顶燃烧，温 度升至1200℃，经催化剂层继续转化，二段炉出口转化气温 度约1000℃，压力3.0MPa，残余甲烷低于0.3％，(H2+CO)／ N2=3.1～3.2。二段炉出来高温转化气先后经二个废热锅炉 6,7，回收显热产生蒸汽.此蒸汽经对流段加热成高压过热蒸 汽，作为工厂动力和工艺蒸汽。转化气温度降至370℃，送 变换工段。
不同用途要求的合成气组成
用途 合成氨 合成甲醇 羰基合成高级醇 生产氢气 CO/ H2 1:3 1:2 1:1 H2>95%
一 合成气的应用实例 1. 已工业化的主要产品
(1)合成氨
N2 3H2 2NH3
20世纪初，德国人哈伯发明了由氢气和氮气直接合 成氨，并于1913年与博茨创建了合成氨工艺，由含 碳原料与水蒸气、空气反应制成含H2和N2的粗原 料气，再经精细地脱除各种杂质，得到H2:N2=3:l( 体积比)的合成氨精原料气，使其在500～600℃、 17.5～20MPa及铁催化剂作用下合成为氨。近年来 ，该过程已可在400～450℃、8～15MPa下进行。 •氨的最大用途是制氮肥，这是目前世界上产量最 大的化工产品之一，氨还是重要的化工原料。
能源化工—第15章 天然气转化制合成气讲解
第15章 天然气转化制合成气
15.3.2 Uhde CAR工艺 15.3.3 Topsoe ATR工艺
图15.4 CAR反应器结构示意图
图15.5 ATR反应器结构示意图
将两种转化集于一个反应器内以降低投资和提高能源效率，ATR反应器更 简单而更具应用前景。
溶液无毒，设备无腐蚀，溶液有多种再生方案，用于合
成氨装置脱CO2时通常使用压力下闪蒸加蒸汽汽提的流程。
第15章 天然气转化制合成气
15.4.2 甲烷化
甲烷化是除去合成气中CO和CO2的最后工序，使其转化 为CH4。为了减少氢的消耗，有些大型装置在脱除CO2前增设 一选择催化氧化工序。将CO转化为CO2，CO浓度可降至1～ 2mL/m3。
以空气代替纯氧使天然气部分氧化制含氮合成气它可以节省空分装置 及相应费用、并有助于克服飞温问题。
第15章 天然气转化制合成气
15.3 联合转化工艺
天然气 脱硫
蒸汽 氧气或空气
一段转化 二段转化 合成气
图 天然气联合转化制合成气过程
第15章 天然气转化制合成气
15.3.1 Lurgi联合转化工艺
2）压力：由于CH4的蒸汽转化反应是分子数增加的反 应，所以压力的升高是不利的；但从总体安排考虑， 蒸汽转化还是要在适当压力下进行。
3）水碳比：较高的水碳比有助于CH4的转化。
第15章 天然气转化制合成气
15.1.2氮氢合成气生产工艺流程
用于合成氨的氮氢合成气需在天然气转化过程中导入 氮，通常采用两段转化工艺：在一段进行蒸汽转化，使出 口气中的CH4含量降至10％以下，二段导入空气，利用 CO及H2燃烧所产生的热量使CH4进一步转化降至0.3％左 右。转化的气体经变换工序使CO转化为CO2，在脱碳工 序脱除CO2，再经甲烷化工序除去微量碳氧化物，得到氮 气合成气去合成氨工序。
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36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根