004NGC蒸汽重整制合成气
天然气转化成柴油的原理
天然气转化成柴油的原理天然气转化为柴油是通过一系列化学反应实现的。
该过程一般可以分为三个步骤：天然气重整、合成气制备和合成柴油催化加氢。
天然气重整是将天然气中的甲烷（CH4）转化为合成气的过程。
这个过程中，甲烷首先与水蒸气发生水煤气反应，得到一氧化碳（CO）和氢气（H2）。
化学反应方程式为：CH4 + H2O →CO + 3H2。
然后，在催化剂的作用下，气相中的一氧化碳和氢气还原为二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）。
而这个反应的方程式是：CO + H2O →CO2 + H2。
在天然气重整的过程中，产生的合成气（氢气和一氧化碳的混合物）进一步用来制备合成气。
合成气制备是指通过一系列反应将合成气转化为可用于生产柴油的化合物。
该过程中，合成气通过催化剂，如氧化铬（CrO3）或氧化铜（CuO）等，进行气相氧化反应，生成一系列有机氧化物，如甲醇（CH3OH）、甲醛（CH2O）和醋酸（CH3COOH）。
这些有机氧化物是进一步制备柴油的重要中间体。
最后一个步骤是合成柴油催化加氢，将有机氧化物转化为柴油。
此步骤中，催化剂通常采用脱水铝酸（Al2O3）、镍（Ni）或钼（Mo）等金属催化剂。
通过加氢反应，有机氧化物发生去氧、去水的反应，生成一系列烃类化合物，如烷烃、烯烃和芳香烃。
这些产物就是合成柴油的组成部分。
总的来说，天然气转化为柴油的原理是通过一系列反应将甲烷转化为合成气，然后将合成气制备为有机氧化物。
最后，通过催化加氢反应，将有机氧化物转化为柴油。
这个过程中的化学反应涉及到催化剂、高温和高压等条件的控制，以及反应物和产物的多相状态转换。
天然气转化为柴油的工艺在能源利用和环境保护方面具有一定的优势，但也需要注意对催化剂的选择、反应条件的控制等技术问题。
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。
化学工艺学 第 2 章 合成气
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.5 转化反应工艺流程及转化炉
燃料用天然气 11
8 9 过 热 蒸 汽
5
2
1 3
一段转化
4
二段转化
对流段
7 10 蒸汽 空气 原料天然气 锅炉给水 转化气去变换 6
氢氮气来自合成
天然气蒸汽转化工艺流程
1、钴钼加氢反应器；2、氧化锌脱硫槽；3、对流段；4、辐射段（一段炉）；5、二段转化炉；6、第一废热锅炉；7、批二废热 锅炉；8、汽包；9、辅助锅炉；10、排风机；11、烟囱
图解法或迭代法求解x,y
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
甲烷蒸汽转化反应的热力学分析： c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
水碳比 反应温度 反应压力
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
甲烷蒸汽转化反应的热力学分析： c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
甲烷蒸汽转化反应的热力学分析： c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
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，对甲烷转化有利； 甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行有利
立式圆筒，内径约3米，高约13米；壳体材质 为碳钢，内衬不含硅的耐火材料，炉壳外保温。
上部有燃烧空间的固定床绝热式催化反应器。
天然气制氢工艺的原理
天然气制氢工艺的原理天然气是一种丰富的化石能源，其中主要成分为甲烷（CH4）。
天然气制氢是一种利用天然气作为原料，通过化学反应将其转化为氢气（H2）的过程。
制氢是一项重要的工艺，因为氢气是一种清洁的能源，可以用于燃料电池等领域。
天然气制氢的工艺原理主要包括蒸汽重整反应和水气变换反应。
蒸汽重整反应是指将天然气与水蒸汽在催化剂的作用下进行反应，生成氢气和一氧化碳（CO）。
该反应的化学方程式为：CH4 + H2O -> 3H2 + CO在该反应中，催化剂通常采用镍基催化剂，它可以提高反应速率。
蒸汽重整反应是天然气制氢的关键步骤，通过调节反应温度、压力和催化剂的选择，可以达到最佳的反应条件。
水气变换反应是指将一氧化碳与水蒸汽反应生成二氧化碳和氢气的过程。
该反应的化学方程式为：CO + H2O -> CO2 + H2水气变换反应是天然气制氢的另一重要步骤，通过这个反应可以进一步提高氢气的纯度。
在实际工业生产中，通常会进行多级水气变换反应，以提高氢气的产率和纯度。
天然气制氢工艺的原理基于化学反应的原理，通过适当的反应条件和催化剂的选择，可以高效地将天然气转化为氢气。
制氢过程中，还会产生一些副产物，如一氧化碳和二氧化碳，需要进行后续的处理。
天然气制氢工艺具有许多优点。
首先，天然气资源丰富，可以作为可持续能源进行利用。
其次，制氢过程中产生的氢气可以应用于燃料电池等领域，具有广泛的应用前景。
此外，相比传统煤炭制氢工艺，天然气制氢工艺更环保，减少了大量的二氧化碳排放。
天然气制氢工艺在能源转型中具有重要意义。
随着对清洁能源的需求增加，天然气制氢可以作为一种有效的能源转换方式，减少对传统化石能源的依赖。
此外，天然气制氢工艺还可以与其他能源转换技术相结合，如碳捕集和储存技术，实现更为清洁和可持续的能源供应。
天然气制氢工艺的原理是通过蒸汽重整反应和水气变换反应将天然气转化为氢气。
该工艺具有许多优点，如丰富的资源、广泛的应用前景和环保性。
焦炉煤气制备合成气的化学途径_王志彬
n 加工转化n焦炉煤气制备合成气的化学途径王志彬 任 军 李 忠 谢克昌(太原理工大学煤科学与技术教育部和重点实验室,山西省太原市,030024)摘 要 阐明焦炉煤气的气体组成及其在化工工业的重要用途,介绍了甲烷蒸气重整、部分氧化和二氧化碳重整这3种用焦炉煤气制取合成气的具体方法,并指出该领域研究的新方向。
关键词 焦炉煤气 化学转化 合成气焦炉煤气是高热值工业气体燃料和城市燃料,也是很好的化工原料。
焦炉煤气是人工煤气中最适合用作城市燃料的气体,它热值较高16172M J/m 3,CO 含量小于10%,使用比较安全,和直接燃煤相比不仅节约能源,而且具有重要的环保意义。
焦炉煤气直接发电在技术上可行,而且投资也不大,但成本费用高,从而制约了其发展。
焦炉煤气是富含氢气的混和气体,主要以H 2、CH 4和CO 等气体组成,见表1,可见焦炉煤气也是优良的化工原料。
表1 焦炉煤气主要组分的体积含量组分H 2CH 4CO C n H m CO 2N 2O 2含量/%45~6022~285~9115~310210~315214011~110本课题由国家重点基础研究发展计划(973计划,2005CB221204)资助。
从焦炉煤气组成可以看出,其主要是由CO 、H 2及碳氢化合物为主,将焦炉煤气中的甲烷和少量的多碳烃转化成H 2和CO 的合成气,再进一步合成甲醇、二甲醚等燃料,以取代汽油和柴油等产品,应该具有广阔的应用前景。
氢气与一氧化碳合成甲醇的化学计量比为2,氢气与氧化碳合成甲醇的化学计量比为3,合成甲醇的合成气中含有一定量的二氧化碳时,催化剂的活性较好、而过多的氢气能抑制羰基铁和高碳醇的生成,并可延长催化剂的寿命。
所以合成甲醇的合成气的氢碳比为(H 2-CO)/(CO +CO 2)=2110~2115。
从焦炉煤气的组成中可看出,其氢碳比远远大于甲醇合成气的理想条件。
因此,必须通过增碳或分氢使焦炉煤气转化为不同碳氢比的合成气,从而能进一步合成各种产品。
天然气制氢方案
天然气制氢方案1. 简介天然气作为一种清洁、高效、广泛应用的能源，其可持续利用的方式一直备受关注。
本文讨论了一种利用天然气制氢的方案，通过分析其原理、技术路线和应用前景，探讨了其在能源转型中的关键作用。
2. 原理天然气制氢是通过将天然气与水蒸气经过催化剂反应，产生含有氢气的气体。
该反应过程称为蒸汽重整反应。
天然气中的甲烷和水蒸气在高温条件下通过反应生成氢气和一氧化碳。
蒸汽重整反应的化学方程式如下所示：CH4 + H2O -> CO + 3H2可见，甲烷和水蒸气通过反应生成一氧化碳和氢气。
制氢反应需要适宜的温度和催化剂以保证反应的高效进行。
3. 技术路线天然气制氢主要有两种技术路线：蒸汽重整和部分氧化。
3.1 蒸汽重整蒸汽重整是目前最成熟的天然气制氢技术路线。
该路线通过直接将天然气和水蒸气经过催化剂反应，生成含有氢气的气体。
蒸汽重整技术路线具有操作稳定、氢气纯度高等优点，被广泛应用于工业生产和燃料电池等领域。
3.2 部分氧化部分氧化是另一种常见的天然气制氢技术路线，通过在天然气中加入氧气并经过催化剂反应，产生氢气和一氧化碳。
这种技术路线操作相对简单，但氢气纯度较低，需要进一步的纯化处理。
4. 应用前景天然气制氢方案在能源转型中具有重要作用。
4.1 温室气体减排天然气制氢是一种低碳能源生产方式，相较于传统煤炭和石油氢气生产方式，其减排潜力更大。
通过采用天然气制氢方案，可以有效减少CO2、SOX等温室气体的排放，为应对气候变化做出贡献。
4.2 新能源利用制氢技术对于新能源的利用具有重要意义。
利用可再生能源（如风能、太阳能等）产生电力，再通过电解水制氢，可实现清洁能源的转化储存。
天然气制氢方案在新能源开发和利用方面具有巨大潜力。
4.3 燃料电池应用天然气制氢方案与燃料电池技术相结合，可以实现高效的清洁能源利用。
燃料电池将氢气与氧气进行反应，产生电能和水，在交通、家庭和工业领域等多个领域具有广阔的应用前景。
合成气的生产过程
优质、清洁、环境友好的能源。
5.3.1 天然气制合成气的工艺技术及其进展
天然气制合成气的方法：蒸汽转化法 部分氧化法
产 品 甲醇 乙烯 乙醛 乙二醇
合成气合成有机物所需的H2/CO(mol)
反 应 式 CO+2H2=CH3OH H2/CO 2/1 2/1 3/2 3/2
2CO+4H2=C2H4+2H2O 2CO+3H2=CH3CHO+H2O 2CO+3H2=HOCH2CH2OH
以重油或渣油为原料的生产方法
合成气的生产方法
（1）以煤为原料的生产方法 高温条件下，以水蒸气和氧气为气化剂；
C H 2 O CO H 2
特点：H2/CO比值较低，适于合成有机化合物 （煤化工）
（2）以天然气为原料的生产方法
水蒸气转化法 Steam reforming
CH 4 H 2O CO 3H 2 H (298K ) 206kJ / mol
As、Cu、Pb会引起催化剂永久失活（As≯ 1μ l/m3) 卤素引起催化剂因烧结而永久失活 中毒 （ Cl≯ 5μl/m3 常出现在水蒸汽中） 硫化物通过吸附引起催化剂暂时性中毒 （xNi＋H2S NixS＋H2 ≯ 0.5μl/m3 0.1ml/m3长期 )
失活判断标准： ① 出口气体中甲烷含量升高; ② 出现“红管”现象（Q吸<Q供）; ③ 出口处平衡温距增大。
副反应 （析碳）
2CO C CO2
CO H 2 C H 2O
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
析 炭 危 害
短反应管使用寿命。
合成气
表5-2
固定床层煤气发生炉中燃料层的各区特性
为了保证温度波动不致过大，各步经历的时间应尽量缩短，一般 3min完成一个工作循环。 缺点：非制气时间较多，生产强度低，而且，阀门开关频繁，阀 件易损坏，因而工艺较落后。 优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。
2. 固定床连续式气化制水煤气法：德国鲁奇公司开发。
2.合成气应用新途径
（1）将合成气转化为乙烯或其他烃类，然后再进一步加工成化 工产品； （2）先合成为甲醇，然后再将其转化为其他产品； （3）直接将合成气转化为化工产品。
表5-1
工业煤气的组成，%/（燃烧为焦碳）
(1)空气煤气：以空气为气化剂制得。 含大量的氮，一定量的一氧化碳和少量二氧化碳。 (2)发生炉煤气（混合煤气） ：以空气为主要气化剂,与适量的蒸汽混合进 行气化制得。 含有一定量的CO 、Ｎ２和少量的CO２以及一些由蒸汽分解所制得的氢。 (3)水煤气：以蒸汽为气化剂制得。 主要含有一氧化碳和氢、只含少量的氮。 (4)半水煤气： 半水煤气的气化剂为适量空气(或富氧空气)与水蒸气。 是分阶段制得空气煤气和水煤气，然后将两者按一定比例配合，当混 合气中„H2十CO)与N2之比接近3.1：1～3．2：1，即含N2为21％～22%时、 称为半水煤气。
5.1
概 述
合成气：一氧化碳和氢气的混合物，英文缩写是Syngas。H2与
CO的比值随原料和生产方法不同而异，其H2／CO(摩尔比)由1 ／2 到3／1。 合成气是有机合成原料之一，也是氢气和一氧化碳的来源，在 化学工业中有着重要作用。
原料：多种多样。 C1化工技术：利用合成气转化成液体和气体燃料、大吨位化工
产品和高附加值的精细有机合成产品，实现这种转化的重要 技术。 CH3OH等参与反应的化学。