油制氣

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油(you)制氣(qi)是石(shi)油(you)系原(yuan)料經熱加工產生的可燃(ran)氣(qi)體，是城(cheng)市燃(ran)氣(qi)的重(zhong)要氣(qi)源之一。

產品分類編輯

可(ke)分為重(zhong)油制氣(qi)和(he)輕油制氣(qi)二種。將原料(liao)重(zhong)油或石腦油，放(fang)入工業爐內經壓力、溫度及催化劑的作(zuo)用，重(zhong)油即裂(lie)解(jie)，生(sheng)成(cheng)可(ke)燃氣(qi)體，副產品有粗苯(ben)和(he)堿渣等。

油(you)(you)制(zhi)氣(qi)是石油(you)(you)加工(gong)過程中(zhong)的副產品，可(ke)分為重油(you)(you)制(zhi)氣(qi)和輕油(you)(you)制(zhi)氣(qi)二種(zhong)。將(jiang)原料重油(you)(you)或石腦油(you)(you)，放入工(gong)業爐內經壓力(li)、溫(wen)度及催(cui)化劑的作用(yong)，重油(you)(you)即裂解，生成可(ke)燃氣(qi)體；

碳氫重(zhong)量比編輯

作為制氣(qi)原(yuan)料,最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)性質(zhi)是(shi)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)重(zhong)量比(bi)(bi)。圖1列(lie)出了按碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)重(zhong)量比(bi)(bi)次(ci)序排列(lie)的(de)各種制氣(qi)原(yuan)料。原(yuan)料譜的(de)一(yi)端(duan)是(shi)最(zui)接近純碳(tan)(tan)(tan)的(de)煤，另一(yi)端(duan)是(shi)以甲烷(wan)為主(zhu)要(yao)組分的(de)天(tian)(tian)然(ran)氣(qi)和液化(hua)(hua)天(tian)(tian)然(ran)氣(qi)。整(zheng)個原(yuan)料譜大致可分為三段(duan)：A段(duan)是(shi)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)比(bi)(bi)小(xiao)于(yu)6的(de)石油餾分，可以完全(quan)蒸發(fa)，經脫(tuo)除硫(liu)分后，在催(cui)化(hua)(hua)劑作用(yong)下與蒸汽反(fan)應,全(quan)部轉(zhuan)化(hua)(hua)成(cheng)氣(qi)體，不留殘(can)渣；B段(duan)是(shi)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)比(bi)(bi)介于(yu)6和9之(zhi)間(jian)的(de)石油餾分，不能(neng)完全(quan)蒸發(fa)而進(jin)行預脫(tuo)硫(liu)處(chu)理，即(ji)使在催(cui)化(hua)(hua)劑作用(yong)下，與蒸汽完全(quan)反(fan)應也較困(kun)難(nan)；C段(duan)是(shi)更(geng)重(zhong)的(de)油類和原(yuan)煤,處(chu)理更(geng)難(nan)。城市供應的(de)人工燃氣(qi)的(de)碳(tan)(tan)(tan)氫(qing)比(bi)(bi)低于(yu)甲烷(wan)，一(yi)般介于(yu)2.3～2.8之(zhi)間(jian)。

工藝方法(fa)編輯

將(jiang)任(ren)何石油(you)系原料轉化成(cheng)碳氫比更低的(de)(de)燃氣，其所采用的(de)(de)方法一(yi)定是(shi)除碳或(huo)加氫，或(huo)者是(shi)兩(liang)者兼有(you)。由于原料不同，以(yi)及對生(sheng)成(cheng)氣發熱量和成(cheng)分(fen)的(de)(de)要求不同，可(ke)以(yi)采用不同的(de)(de)工(gong)藝。油(you)制氣的(de)(de)主要工(gong)藝方法有(you)以(yi)下幾種(zhong)：

蒸汽轉化法

原料譜(pu)上 A段的原料在催化劑作用(yong)下可直接與蒸汽進(jin)

油制氣

油制氣

行(xing)反應。這個方法的(de)關鍵在于高活(huo)性催化劑的(de)使用(yong)，一般采用(yong)以(yi)(yi)活(huo)性氧化鋁為載體的(de)鎳催化劑，以(yi)(yi)達(da)到(dao)熱力學(xue)平衡。高壓、低溫和低蒸汽(qi)原(yuan)料比(bi)(bi)有利(li)于甲烷的(de)生成，而低壓、高溫和高蒸汽(qi)原(yuan)料比(bi)(bi)則有利(li)于氫的(de)生成。

①高溫蒸汽轉(zhuan)化(hua)法。原(yuan)料(liao)經脫硫后，與(yu)過(guo)熱(re)(re)(re)蒸汽混合，在(zai) 450°C左右(you)送入填充催化(hua)劑的(de)轉(zhuan)化(hua)爐內進(jin)行反應（圖2）。此反應是吸(xi)熱(re)(re)(re)反應,采用外熱(re)(re)(re)式轉(zhuan)化(hua)爐,燃(ran)(ran)燒一部分原(yuan)料(liao)或其他燃(ran)(ran)料(liao)來提(ti)供熱(re)(re)(re)量。出轉(zhuan)化(hua)爐的(de)燃(ran)(ran)氣(qi)溫度約750～850°C，然后進(jin)入后續工序，制成發熱(re)(re)(re)量為10～12兆焦/米(mi)3的(de)貧燃(ran)(ran)氣(qi)。中國在(zai)化(hua)學(xue)工業中用這種工藝制取原(yuan)料(liao)氣(qi)，在(zai)石油(you)(you)工業中用于(yu)制取氫氣(qi)。 油(you)(you)制氣(qi)

②低溫(wen)蒸汽(qi)(qi)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)法(fa)。這(zhe)是(shi)制取發熱(re)(re)(re)量(liang)約為(wei)25兆焦/米3的(de)(de)富燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)的(de)(de)方(fang)法(fa)，也(ye)稱催化(hua)(hua)富氣(qi)(qi)法(fa)。整個工藝包括脫(tuo)硫、催化(hua)(hua)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)等(deng)工序。轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)反應是(shi)放熱(re)(re)(re)反應，不需外界(jie)添加熱(re)(re)(re)量(liang)，僅(jin)控制原(yuan)料預(yu)熱(re)(re)(re)溫(wen)度和蒸汽(qi)(qi)原(yuan)料比(bi)就能(neng)達到熱(re)(re)(re)力學平衡。所用的(de)(de)反應器(qi)是(shi)絕熱(re)(re)(re)反應器(qi)。本法(fa)可結(jie)合(he)高(gao)溫(wen)蒸汽(qi)(qi)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)法(fa)生(sheng)產中發熱(re)(re)(re)量(liang)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)，也(ye)可后接二段(duan)甲(jia)烷化(hua)(hua)或加氫氣(qi)(qi)化(hua)(hua)和甲(jia)烷化(hua)(hua)，生(sheng)產代用天然氣(qi)(qi)。 　熱(re)(re)(re)裂解法(fa) 　碳(tan)氫化(hua)(hua)合(he)物在高(gao)溫(wen)下會(hui)

油制氣

油制氣

發生(sheng)分解(jie)(jie)反應(ying)(ying)，大分子(zi)化合物(wu)變(bian)成(cheng)小(xiao)分子(zi)化合物(wu)。隨(sui)(sui)著溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)升高(gao)、反應(ying)(ying)時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)長，即隨(sui)(sui)著裂(lie)(lie)解(jie)(jie)深度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)深，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)態產(chan)(chan)物(wu)增多(duo)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)態產(chan)(chan)物(wu)中(zhong)氫(qing)(qing)和甲烷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)不(bu)斷增加(jia)；另一(yi)(yi)(yi)方(fang)面，液態產(chan)(chan)物(wu)減少，液態產(chan)(chan)物(wu)中(zhong)分子(zi)愈來(lai)愈大，氫(qing)(qing)含量(liang)(liang)(liang)逐漸下降(jiang)，直至(zhi)結焦成(cheng)炭。因此，可(ke)根據(ju)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求，制(zhi)定合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)操作條件，控制(zhi)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)深度，以得到(dao)(dao)所需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)物(wu)。這(zhe)種方(fang)法(fa)可(ke)用(yong)以制(zhi)取化工原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，也(ye)可(ke)用(yong)于生(sheng)產(chan)(chan)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。 　①循環(huan)(huan)(huan)式熱(re)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)法(fa)。石油(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)是強烈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)熱(re)反應(ying)(ying)，必須提供熱(re)量(liang)(liang)(liang)。本(ben)法(fa)是燃(ran)(ran)燒(shao)一(yi)(yi)(yi)部分油(you)(you)和設(she)備內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉積碳,將熱(re)量(liang)(liang)(liang)蓄積在裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)火格(ge)子(zi)磚內,到(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)定溫(wen)度后停(ting)止(zhi)加(jia)熱(re)，噴入(ru)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)使其在熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)格(ge)子(zi)磚上裂(lie)(lie)解(jie)(jie)。溫(wen)度降(jiang)到(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)定限(xian)度后，停(ting)止(zhi)噴注(zhu)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)油(you)(you)，然(ran)后引入(ru)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)重復加(jia)熱(re)，開始下一(yi)(yi)(yi)循環(huan)(huan)(huan)。這(zhe)種方(fang)法(fa)特(te)別(bie)適(shi)合于原料(liao)譜上B段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料(liao),制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)過程中(zhong)析出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳可(ke)在循環(huan)(huan)(huan)加(jia)熱(re)期燒(shao)去。 　②循環(huan)(huan)(huan)式催化裂(lie)(lie)解(jie)(jie)法(fa)。熱(re)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)法(fa)得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)態產(chan)(chan)物(wu)中(zhong)含氫(qing)(qing)低，有(you)較高(gao)比(bi)例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)飽和烴，不(bu)能與(yu)一(yi)(yi)(yi)般(ban)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)互換。用(yong)催化劑替代填充在裂(lie)(lie)解(jie)(jie)爐內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)格(ge)子(zi)磚，促進油(you)(you)和中(zhong)間產(chan)(chan)物(wu)與(yu)蒸(zheng)汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)，就可(ke)制(zhi)得與(yu)干餾煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)組成(cheng)相似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),燃(ran)(ran)燒(shao)性能顯(xian)著改善,制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)效率也(ye)得到(dao)(dao)提高(gao)（圖3）。這(zhe)種方(fang)法(fa)是城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工業極好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調峰手段。中(zhong)國北京、上海、沈陽等(deng)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)都采用(yong)這(zhe)種方(fang)法(fa)，使用(yong)重油(you)(you)來(lai)生(sheng)產(chan)(chan)城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。（見彩圖）

部分(fen)氧化法

采用(yong)氧(yang)氣、空氣或富氧(yang)空氣作氣化劑(ji)，與部分原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)油燃(ran)燒產(chan)生高溫，使原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)油與蒸汽反(fan)應。當使用(yong)純氧(yang)時，反(fan)應的(de)主要產(chan)物是氫和(he)一氧(yang)化碳(tan)，可(ke)作為貧燃(ran)氣，或者進(jin)一步(bu)制取氫氣、合成氨等(deng)化工(gong)產(chan)品(pin)。操作溫度(du)高達1300～1500°C，壓力一般在(zai)2～4.5兆(zhao)帕之(zhi)間。這種(zhong)工(gong)藝(yi)對原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)的(de)適應性(xing)強,不但可(ke)使用(yong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)譜上A段和(he)B段原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，甚至C段原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)經過預(yu)處(chu)理(li)后(hou)也可(ke)使用(yong)。在(zai)中國，本(ben)法已廣泛(fan)用(yong)于化學工(gong)業(ye)，但因制氧(yang)成本(ben)高，還未用(yong)于生產(chan)城市燃(ran)氣。

加氫氣化法

制取富燃(ran)氣的另外一種方法(fa)。在高于700°C的溫度、加壓和

油制氣

油制(zhi)氣

不(bu)用(yong)(yong)催化劑的(de)(de)(de)條(tiao)件下,原(yuan)料(liao)(liao)與(yu)氫氣(qi)直接反(fan)(fan)(fan)應。這個反(fan)(fan)(fan)應是放熱(re)(re)反(fan)(fan)(fan)應，并(bing)且反(fan)(fan)(fan)應很迅速，必(bi)(bi)須控制在穩定的(de)(de)(de)操(cao)作條(tiao)件下，以(yi)得到最佳的(de)(de)(de)氣(qi)態碳(tan)氫化合物的(de)(de)(de)組成(cheng)，主要是甲烷(wan)和乙烷(wan)。同時，所放出的(de)(de)(de)熱(re)(re)量必(bi)(bi)須有(you)效地加以(yi)回收利(li)用(yong)(yong)。為(wei)此,對于碳(tan)氫比為(wei)6.5～10的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)，可采用(yong)(yong)焦(jiao)(jiao)粒(li)流(liu)(liu)化床加氫反(fan)(fan)(fan)應器(qi)，利(li)用(yong)(yong)流(liu)(liu)化床的(de)(de)(de)顆粒(li)運(yun)動(dong)來維持反(fan)(fan)(fan)應器(qi)內的(de)(de)(de)溫度均勻，并(bing)將反(fan)(fan)(fan)應熱(re)(re)傳(chuan)給(gei)進料(liao)(liao)。原(yuan)料(liao)(liao)中不(bu)能蒸發的(de)(de)(de)殘渣附著在焦(jiao)(jiao)粒(li)上，定期排出。國外已有(you)一臺日產14萬米3燃氣(qi)的(de)(de)(de)半工業(ye)性裝置,運(yun)行了多年(nian)。對于碳(tan)氫比6.5以(yi)下較輕的(de)(de)(de)油料(liao)(liao),可不(bu)必(bi)(bi)使用(yong)(yong)焦(jiao)(jiao)粒(li)流(liu)(liu)化床，而采用(yong)(yong)較簡單的(de)(de)(de)氣(qi)體再(zai)(zai)循環加氫反(fan)(fan)(fan)應器(qi)，利(li)用(yong)(yong)安裝在反(fan)(fan)(fan)應器(qi)頂部(bu)中心的(de)(de)(de)噴嘴(zui)噴出的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應物的(de)(de)(de)動(dong)量，在中心管周圍建立氣(qi)體的(de)(de)(de)高速再(zai)(zai)循環來達到流(liu)(liu)化床所具有(you)的(de)(de)(de)功能。這種方法在燃氣(qi)工業(ye)中已廣泛用(yong)(yong)作增熱(re)(re)的(de)(de)(de)手段或生(sheng)產代(dai)用(yong)(yong)天然氣(qi)。