烃类蒸汽转化
《化工工艺学》简答题含答案
第一章 合成氨1.合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？答：1.原料气制备，制备含有氢、氮的原料气。
用煤、原油或天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。
2.净化，因为无论用何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质，必须采取适当的方法除去这些杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
3.压缩和合成，将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂的作用下合成氨。
2.写出烃类蒸汽转化的主要反应。
CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2，CH 4=2 H 2+C3.简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。
答：干法脱硫(氧化锌法脱硫；钴钼加氢脱硫法)是用固体吸收剂吸收原料气体中的硫化物一般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高标准状态下在3-5g/m 3才适用。
特点：能脱除有机硫和无机硫而且可以把脱得很精细，但脱硫剂不能再生而且设备庞大占地多，不适用于脱除大量无机硫，只有天然气、油田气等含硫低时才使用；湿法脱硫（化学吸收法，物理吸收法，化学-物理综合吸收法）特点：脱硫剂是便于运输的液体物料，脱硫剂是可以再生并且能回收的硫磺，适用于脱除大量无机硫。
4.改良ADA 法脱硫的主要化学反应和脱硫原理是什么？ADA 法脱硫主要化学反应及脱硫原理：在脱硫塔中用PH 为8.5--9.2的稀碱溶液吸收硫化氢并生成硫化氢物： 液相中的硫化氢物进一步与偏钒酸钠反应，生成还原性焦性偏钒酸钠盐并析出无素硫 还原性焦性偏钒酸钠盐接着与氧化态ADA 反应，生成还原态的ADA 和偏钒酸盐 还原态的ADA 被空气中的氧气氧化成氧化态的ADA ，其后溶液循环使用 4.少量 CO 的脱除方法有哪些？答：铜氨液洗涤法、甲烷化法、液氮洗涤法。
5.以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？答：主反应：CO+H 2O(g)=H 2+CO 2 ,CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2副反应：CH 4=2 H 2+C ，2CO=C+CO 2,CO+H 2=H 2O+C6.简述一段转化炉的炉型结构。
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
合成氨工艺总结
合成氨发展的三个典型特点：1。
生产规模大型化2。
能量的合理利用. 用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力,基本不用电能3。
高度自动化Chp2。
原料气的制取2.1 固体燃料气化法氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。
煤气化技术装置的分类：（1)固定床气化（2)流化床气化（3）气流床气化固定床气化:UGI炉，鲁奇（Lurgi）炉和液态排渣的鲁奇炉流化床气化:Winkler气化炉；Lurgi循环流化床气化炉；U—Gas灰团聚流化床气化炉气流床气化：常压气流床粉煤气化即Koppers-Totzek（柯柏斯—托切克,简称K-T)炉;水煤浆加压气化，即Texaco（德士古）炉和Destec（现E—Gas)炉；粉煤加压气化,即SCGP（Shell 煤气化工艺）。
固定床间歇制气：采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。
通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气;空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气.间歇式制半水煤气流程：a．空气吹风b．上吹制气c．下吹制气d．二次上吹e．空气吹净德士古气化装置包括煤浆制备、气化、灰水处理。
煤浆气化采用德士古水煤浆加压气化的激冷流程。
气化工段关键设备气化炉（参见p56图1-2-39）气化炉分上下两部分，上部为燃烧室，燃烧室内安装三层耐火砖用来防止炉壁烧坏；下部为激冷室.从燃烧室出来的工艺气通过下降管进入激冷室，激冷室上部有激冷环，下部下降管浸入水中，工艺气在水中冷激。
气化炉是德士古装置核心设备。
碳洗塔的作用是洗涤从气化炉来的粗煤气，除去粗煤气中的含杂的灰分以及可容水的反应副产物,保证干净、含灰分少的粗煤气送到下一工段进行使用.碳洗塔下部主要作用是洗涤，碳洗塔合成气入口管线伸入水下，粗煤气进入碳洗塔水下后，经过塔内灰水的洗涤再进入上部;碳洗塔上部有塔盘，采用筛板结构，用来对合成气进行可溶性气体以及灰分进行吸收.碳洗塔是德士古气化装置中，一个非常重要的中间过程装置。
化工生产技术复习题
化工生产技术1（无机部分）题库答案一、填空题1．无机化工产品中的“两碱”主要指的是纯碱和烧碱。
2．德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，该炉有两种不同的炉型，根据粗煤气采用的冷却方法不同，可分为淬冷型和全热回收型。
3．根据自控水平及维护炉内工作状况稳定的原则，一般循环时间为 2.5-3min 。
4．合成氨过程中，要求半水煤气的组成满足：n(CO+H2)/n(N2)=3.1-3.2 。
5．煤的气化是指利用煤与空气或水蒸汽进行多相反应产生氢气、一氧化碳的过程。
5．固定床间歇气化过程中，一个工作循环包括吹风阶段、一次上吹制气阶段、下吹制气阶段、二次上吹制气阶段、空气吹净阶段五个阶段。
6．烃类蒸汽转化催化剂中，活性组分是镍，但其以氧化镍形式存在于催化剂中，因此在使用时必须先用氢气或一氧化碳进行还原。
7．气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。
湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。
8．原料气脱硫的钴钼催化剂以氧化铝为载体，由氧化钼和氧化钴组成。
9．湿法脱硫根据吸收原理的不同可分为物理法、化学法和物理化学法。
化学吸收法又分为中和法和湿式氧化法。
10．低变催化剂的主要毒物有：硫化物、氯化物和冷凝水。
11．工业上常用的脱除二氧化碳的方法为溶液吸收法。
一类是循环吸收法，另一类是联合吸收法，循环吸收法根据吸收原理的不同，可分为物理、化学和物理化学吸收法三种。
12．合成氨生产中原料气中二氧化碳的脱除往往兼有净化气体和回收二氧化碳两个目的。
13．目前常用于合成氨原料气精制的方法有铜氨液洗涤法、甲烷化法和液氮洗涤法。
14．铜洗工艺流程由吸收和再生两部分组成。
15．甲烷化催化剂中的镍都是以NiO 的形式存在，使用前需还原为活性组分Ni 。
16．合成塔出口气体中氨的分离方法分为冷凝分离法和溶剂吸收法。
17．氨合成塔通常由外筒和内件两部分组成。
18．目前常用合成塔塔形有冷管式和冷激式。
气态烃非催化部分氧化制合成气技术
Reformer
Scrubbing tower Mixer
激冷流程
主要技术特点
（1）用氧化反应内热进行烃类蒸汽转化反应，不需外部 加热，热效率高。
（2）工艺流程和设备结构简单，无需催化剂，不需在转 化前脱硫，不受催化剂温度和硫含量的限制。
（3）合成气H2/CO约为2，适宜甲醇合成和FT合成油。
SHELL PEARL GTL, QATAR (140,000 bbl/d)
气态烃高效清洁利用技术是企业核心竞争力 非催化部分氧化技术上世纪90年代为国外技术垄断
美国GE公司（收购原德士古技术）—6套 Shell公司—2套 单套引进专利费及专有设备费约1000万美元
国内发展亟需相关技术 大型化肥企业原料路线调整“油改气” 大量煤层气、焦炉气需要利用 为页岩气利用提供技术基础 中国石化、中国石油海外油气资源开发 是“煤炭资源化利用发电技术协同创新中心” 重要的支撑方向
总体技术水平评价 项目鉴定意见
转化炉烧嘴、拱顶隔热衬里 结构、流程集成与控制等方 面具有创新性，形成了具有 自主知识产权的成套技术。 该技术可用于天然气、焦炉 气、煤层气、炼厂气等气态 烃制合成气。 该技术具有创新性，技术经 济指标国际领先。
科技查新结论
项目成果具有国内外新颖性
宁夏宝丰能源有限公司焦炉气转化项目
兰州石化天然气非催化转化装置技术性能指标 主要设备寿命（中石油兰州石化装置）
项目
烧嘴 耐火砖 拱顶砖
寿命
设计寿命3个月，实际使用寿命 一般4～5个月，最长8个月。 设计寿命8000小时，实际使用 寿命超过35000小时。 设计寿命8000小时，实际使用 寿命超过56000小时。
合成氨工业-造气
造气工段3.1双一段甲烷转化天然气中的主要成分是甲烷,其中通常还含有少量C2H6、C3H8、C4H10等烷烃和CO、CO2、H2等组分。
在烃类转化制合成气的各种方法中，蒸汽转化工艺是最重要和最具有代表性的技术，玉龙化工采用的就是这一工艺就行原料气的生产。
在一段蒸汽转化炉中，气态烃中主要组分甲烷进行的主要反应如下：1.CH4+H2O = CO +3H2△H298=206.3 kJ2.CH4+2H2O= CO2+4H2△H298=165.3 kJ3.CO+H2O = CO2+H2△H298=-41.2 kJ4.CO2+CH4 = 2CO+2H2△H298=247.3 kJ在一定条件下，蒸汽转化过程中可能发生析碳反应，它们是蒸汽转化过程中应当重点防止的有害副反应：2CO = CO2+C △H298=-171kJCO+H2 = C+H2O △H298=-122.6kJCH4 = C+2H2△H298=82.4kJ甲烷蒸汽转化反应是强吸热反应，变换反应是中等放热反应，甲烷蒸汽转化总反应是强吸热反应。
二段转化是轻质烃蒸汽转化制氨合成气的第二步，其目的是为了进一步彻底转化一段转化气中残余甲烷，并添加一定量的氮气以满足合成氨所需之氢氮比。
二段转化炉内进行的主要反应如下：H2+O2 = H2O △H298=-241kJCO+O2 = CO2△H298=-283.2kJCH4+O2 = CO+2H2△H298=-35.6kJ在催化剂层进行转化及变换反应：CH4+ H2O = CO+3H2△H298=206.3kJCH4+CO2 = CO+3H2△H298=247.3kJCO+ H2O = CO2+H2△H298=-41.2kJ上诉反应中，氢气与氧气的燃烧反应的速率比其他反应的速率要快1×103~1×104倍，因而在二段炉的顶部空间中主要进行氢与氧的燃烧反应，反应中生成水并放出大量的热。
当混合气到达催化剂层时，几乎所有的氧气均已消耗掉了（氧的反应率达到99%以上）。
国内首套100000Nm3h的制氢装置的技术特点及节能措施
国内首套100000Nm3/h的制氢装置的技术特点及节能措施方友（中国海油惠州炼化公司）摘要：本文主要论述国内首套100000Nm3/h的烃类蒸汽转化制氢装置的一些技术特点及节能措施。
关键字：催化剂预转化节能措施1.前言随着环保法规的日益严格以及对油品质量要求的不断提高和含硫原油、重质原油数量的不断增加，使得加氢精制、加氢裂化等深加工技术成为各炼厂重要加工工艺，进而促使对氢气的需求量迅速增长，新建和拟建的制氢装置的能力大大超过以往任何一个时期。
我公司正是顺应这一趋势新建了目前全国年加工能力最大的炼厂（1200吨/年），其中以加氢为主：400万吨/年蜡油加氢裂化装置（目前全国最大的高压加氢装置）、360万吨/年煤柴油加氢裂化装置、200万吨/年汽柴油加氢装置。
为了满足加氢需要本公司新建了两套100000Nm3/h 的制氢装置。
为了充分考虑制氢装置能耗大问题，有效降低制氢成本。
本装置以天然气和饱和炼厂气为原料，采用德国Uhde公司的工艺技术，烃类蒸汽转化法造气、PSA法提纯氢气的工艺路线。
生产符合高压加氢裂化装置新氢要求的高纯氢气,同时副产9.8MPa(g)高压过热蒸汽。
装置设计满足在计划停工间隔内连续操作4年的要求，按年开工8400h计算年产99.99%的工业氢气15万吨。
2．装置特点综述本装置两个独立的系列构成，确保在其中一个系列有问题时，另一系列能保证供氢；装置原料适应性强，能单独天然气进料，也可以天然气、炼厂气任何比例进料；装置催化剂采用Johnson Matthey公司的进口催化剂，其中的国内首次使用的深度脱硫剂能使原料中的毒物脱除指标达到：总硫：<0.02ppm，总氯：<0.01ppm；装置还采用的预转化工艺、工艺冷凝液有效回用技术、以及转化炉烟气多段换热系统等诸多措施以尽可能降低能耗。
2.1 制氢原料与催化剂的优化选择2.1.1本装置制氢原料的优化构成本装置的原料为炼厂饱和干气和天然气。
无机化工工艺学习题资料(已修改)
一、选择题1、合成氨原料气中的氮气来源于（C）。
A、气态烃B、水蒸气C、空气D、氮的化合物2、生产合成氨的原料气是（D ）。
A、空气煤气B、水煤气C、混合煤气D、半水煤气3、合成氨生产要求半水煤气的成分中(H2+CO)/N2的摩尔比为（C ）。
A、1.43～1.48B、2.5～2.9C、3.1～3.2D、3.2～3.84、固体燃料气化是指用气化剂对燃料进行热加工，生产（C）的过程。
A、一氧化碳B、二氧化碳C、煤气D、氮气5、制气阶段，碳与蒸汽的反应为吸热反应，则温度对化学平衡的影响是（B ）A、提高温度，平衡向左移动B、提高温度，平衡向右移动C、降低温度，平衡向右移动D、无影响6、一氧化碳高温变换铁铬系催化剂还原前的主要成分是（），其活性成分是（C ）。
A、FeCl3Fe2O3B、FeO Fe2O3C、Fe2O3Fe3O4D、Fe3O4Fe2O37、一氧化碳低温变换铜锌系催化剂的主要成分是（），其活性成分是（B ）。
A、Cu2O CuB、CuO CuC、Cu(OH)2CuOD、CuCO3Cu(Ac)28、最适宜温度存在的原因是由于可逆放热反应的速度常数K i与平衡常数K p随温度的升高，（A）。
A、K i增大，K p减小；B、K i减小，K p增大；C、K i不变，K p增大；D、K i不变，K p减小9、蒽醌二磺酸钠法简称（A ）。
A、ADA法；B、Stretford法；C、PDS法；D、NHD法10、能脱除“非反应性硫”噻吩的脱硫方法是（D）A、活性炭法B、氧化铁法C、氧化锌法D、钴钼加氢脱硫法11、采用以DEA为活化剂的热碳酸钾法脱除二氧化碳，需加入缓蚀剂（A ）使设备不受腐蚀。
A、NaVO3B、ACT1 C、KHCO3D、MDEA12、铜氨液中高价铜离子具有（B ）的作用。
A、吸收一氧化碳B、稳定低价铜离子C、稳定游离氨D、稳定醋酸根离子13、铜液再生时，利用一氧化碳的（A ）作用来提高铜比。