天然气非催化制合成气的模拟计算及工艺优化

【摘要】： 本文针对6.0MPa Shell渣油气化炉改为天然气非催化部分氧化工艺制取合成气后的气化炉反应,就天然气部分氧化反应的理论依据、反应特征、气体成分、工艺条件的确定开展了研究工作。本文采用短路混合模型进行了数学模拟计算,对气化炉非催化部分氧化制合成气气化炉的出口温度、粗合成气体中CO、H2、CO2、CH4等各组分浓度变化与氧、天然气比值和蒸汽加入量的关系进行了计算和分析讨论,并与气化炉实际运行工况进行了对比。结果发现,短路混合模型基本适用于油改气后的天然气气化炉。计算还预测了工艺条件的变化对气化炉中反应结果的影响,并结合实际状况,确定了最佳的气化炉工艺操作条件:在蒸汽加入量确定的情况下(蒸汽/天然气=0.031),气化炉操作温度为1250～1320℃,氧/天然气比的范围为0.60～0.64(Nm3/Nm3)。 经过实际运行,证明该方法是有效的,对油改气后的气化炉的实际操作具有很好的生产指导作用。 【关键词】：天然气 部分氧化 氨合成气 工艺条件 气化炉
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 前言7-9
• 第一章 文献综述9-26
• 1.1 以煤为原料制合成气9-16
• 1.1.1 气流床气化工艺10-13
• 1.1.1.1 洁净煤气化技术10-11
• 1.1.1.2 DOW 煤气化技术11-13
• 1.1.1.3 新型水煤浆加压气化技术13
• 1.1.2 固定床气化工艺13-14
• 1.1.3 流化床气化工艺14-16
• 1.1.3.1 恩德炉气化工艺14-15
• 1.1.3.2 灰熔聚炉气化技术15-16
• 1.1.3.3 循环流化床气化技术16
• 1.1.3.4 UGAS(灰团聚)气化技术16
• 1.2 以重油为原料制合成气16-26
• 1.2.1 德士古气化工艺17-22
• 1.2.1.1 激冷型气化工艺19-20
• 1.2.1.2 废锅型气化工艺20
• 1.2.1.3 激冷废锅型气化工艺20-22
• 1.2.2 谢尔气化工艺22-26
• 1.2.2.1 气化22-23
• 1.2.2.2 废热回收23-24
• 1.2.2.3 碳黑脱除24
• 1.2.2.4 碳黑回收24-26
• 第二章 天然气非催化制合成气工艺及原理26-41
• 2.1 以天然气为原料制合成气26-33
• 2.1.1 常规两段蒸汽转化法工艺26-28
• 2.2.1.1 Braun 公司的低能耗工艺27-28
• 2.2.1.2 ICI 公司的AMV 节能工艺28
• 2.2.1.3 Topsoe 公司的低能耗工艺28
• 2.1.2 换热式转化工艺28-33
• 2.1.2.1 Kellogg 公司的KRES 工艺29
• 2.1.2.2 ICI 的LCA 工艺29-30
• 2.1.2.3 伍德(UHD)公司的CAR 工艺30
• 2.1.2.4 俄罗斯的TANDEM 工艺30-31
• 2.1.2.5 中国成达化学工程公司的换热式转化工艺31-32
• 2.1.2.6 电转化工艺32-33
• 2.2 部分氧化法工艺33-41
• 2.2.1 非催化部分氧化法工艺33-35
• 2.2.2 催化部分氧化法工艺35-36
• 2.2.3 以天然气为原料制合成气的代表流程36-38
• 2.2.4 天然气制合成气的催化剂的研究状况38-41
• 第三章 数学模型及计算41-45
• 3.1 数学模型描述41-44
• 3.1.1 物料衡算的短路混合模型41-43
• 3.1.2 二次反应区物料平衡模型43-44
• 3.1.3 系统热量衡算方程44
• 3.2 气化炉工艺计算条件44
• 3.3 高压蒸汽44-45
• 第四章 模型计算结果及分析45-51
• 4.1 计算值与设计值、操作值的比较45
• 4.2 工艺条件对气化炉出口温度和组成的影响45-51
• 4.2.1 气化炉出口温度46-47
• 4.2.2 合成气中有效气（CO+H2）的变化47
• 4.2.3 氧/天然气比对合成气中各组分影响47-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56

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