《化工生产技术与操作全套课件完整版ppt教学教程最新最全.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工生产技术与操作全套课件完整版ppt教学教程最新最全.pptx（320页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、%化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作(第二版）第二版）第二版）第二版）%化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作(第二版）第二版）第二版）第二版）任务一 认识化学工业 任务二 化工生产过程的基本问题项目一项目一 专业基础知识专业基础知识 任务三 催化剂及其化工应用 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识学习目标知识目标1了解原料气制取工业生产的方法；2理解原料气制备反应机理，主要设备的结构原理，催化剂的组成及组分的作用；3理解气固相催化反应、气液反应、伴有化学反应的吸收过程等的特点；4掌握气态烃蒸气转化、重油部分氧化
2、等不同原料气制备过程的基本原理，原料和工艺路线，主要设备和工艺条件的选择，催化剂的使用条件；5掌握原料气的脱硫工艺流程确定，工艺参数和主要设备的选择 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识学习目标能力目标1具有初步分析、判断和选择甲醇制气、净化的工艺条件的能力；2能够分析判断影响化工生产过程的各种因素；3能够掌握典型工段的正常操作，并能进行异常现象的判断及常见事故的处理。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识学习目标合成甲醇（或氨）首先是制备原料氢气和碳的氧化物（以CO为主），制取过程包括：原料气的制备、脱硫、变换、脱碳等。碳的氧化物合成甲醇的反应式如下：CO+2H2 CH3O
3、H CO2+3H2 CH3OH+H2O 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化在烃类蒸气转化过程中，各种烃类主要进行如下反应：在烃类蒸气转化过程中，各种烃类主要进行如下反应：烷烃：烷烃：或或烯烃：烯烃：一、气态烃蒸气转化的化学反应一、气态烃蒸气转化的化学反应CnH2n+2+H2O CH4+CO23n+1 4n-1 2n-1 4CnH2n+2+nH2O nCO+（2n+1）H2CnH2n+2+2nH2O nCO+（3n+1）H2CnH2n+nH2O nCO+2nH2 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化甲烷与蒸汽的转化反应是一个复杂的反应
4、平衡系统，其可能发生的反应有：甲烷与蒸汽的转化反应是一个复杂的反应平衡系统，其可能发生的反应有：主反应：主反应：一、气态烃蒸气转化的化学反应一、气态烃蒸气转化的化学反应CH4+H2O CO+3H2CH4+2H2O CO2+4H2CH4+CO2 2CO+2H2CH4+2CO2 3CO+H2+H2OCH4+3CO2 4CO+2H2OCO+H2O CO2+H2副反应：副反应：CH4 C+2H22CO C+CO2CO+H2 C+H2O 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化对于反应对于反应CH4+H2O CO+3H2和和CO+H2O CO2+H2，前者为吸热反应，后者为放热
5、，前者为吸热反应，后者为放热反应，其平衡常数随温度的变化参见表反应，其平衡常数随温度的变化参见表2-1。另外转化气中的甲烷含量受到水碳比和压力的影响。在给定条件下水碳比越高，甲烷平衡含量越另外转化气中的甲烷含量受到水碳比和压力的影响。在给定条件下水碳比越高，甲烷平衡含量越低。但水碳比也不可过大，过大不仅经济上不合理，而且也影响生产能力。蒸气转化反应是一个体积低。但水碳比也不可过大，过大不仅经济上不合理，而且也影响生产能力。蒸气转化反应是一个体积增大的反应，压力增加，甲烷平衡含量亦将随之增大。但为了减少原料气的压缩功耗，目前蒸气转化增大的反应，压力增加，甲烷平衡含量亦将随之增大。但为了减少原料气
6、的压缩功耗，目前蒸气转化法所采用的压力均较高（法所采用的压力均较高（3.5 MPa以上）。总之，从热力学方面考虑，高温、低压和高水碳比是有利以上）。总之，从热力学方面考虑，高温、低压和高水碳比是有利于降低甲烷平衡含量的。但是，即使在相当高的温度下，反应的速度仍然很慢，所以需要催化剂来加于降低甲烷平衡含量的。但是，即使在相当高的温度下，反应的速度仍然很慢，所以需要催化剂来加速反应。速反应。二、甲烷蒸气转化反应热力学二、甲烷蒸气转化反应热力学 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化甲烷蒸气转化过程是催化剂存在下的气固相反应，计算和实验均表明，在甲烷蒸气转化管的工甲烷蒸气
7、转化过程是催化剂存在下的气固相反应，计算和实验均表明，在甲烷蒸气转化管的工业生产条件下，外扩散影响很小，可以忽略不计，甲烷蒸气转化反应受内扩散控制。表业生产条件下，外扩散影响很小，可以忽略不计，甲烷蒸气转化反应受内扩散控制。表2-2列出了不列出了不同粒度的催化剂对甲烷蒸气转化反应速率的影响。同粒度的催化剂对甲烷蒸气转化反应速率的影响。三、甲烷蒸气转化反应动力学三、甲烷蒸气转化反应动力学 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化烃类蒸气转化反应是吸热的可逆反应，高烃类蒸气转化反应是吸热的可逆反应，高温对反应平衡和反应速度都有利。但即使温度温对反应平衡和反应速度都有利。但
8、即使温度在在1000 时，其反应速度仍然很低，因此，需时，其反应速度仍然很低，因此，需用催化剂来加快反应的进行。由于烃类蒸气转用催化剂来加快反应的进行。由于烃类蒸气转化过程是在高温下进行的，且存在析碳问题，化过程是在高温下进行的，且存在析碳问题，这样就要求催化剂除具有高活性、高强度外，这样就要求催化剂除具有高活性、高强度外，还要具有较好的热稳定性和抗析碳能力。还要具有较好的热稳定性和抗析碳能力。（一）催化剂的活性组分（一）催化剂的活性组分四、烃类蒸气转化催化剂四、烃类蒸气转化催化剂 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化（二）载体和助催化剂（二）载体和助催化剂催化剂
9、的载体应具有使镍的晶体尽量分散、达到较大的比表面并阻止镍晶体熔结的特性，起催化剂的载体应具有使镍的晶体尽量分散、达到较大的比表面并阻止镍晶体熔结的特性，起分散和稳定活性组分微晶的作用。镍的熔点为分散和稳定活性组分微晶的作用。镍的熔点为1455，而转化温度在其半熔温度以上，分散的镍，而转化温度在其半熔温度以上，分散的镍微晶在这样高的温度下很易活动，相互熔结。因此，作为催化剂的载体要能耐高温、机械强度高。微晶在这样高的温度下很易活动，相互熔结。因此，作为催化剂的载体要能耐高温、机械强度高。一般载体的熔点要在一般载体的熔点要在2000，且多为金属氧化物。这类载体有氧化铝（熔点，且多为金属氧化物。这类
10、载体有氧化铝（熔点2015）、氧化镁）、氧化镁（熔点（熔点2800）等。）等。四、烃类蒸气转化催化剂四、烃类蒸气转化催化剂 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化（一）转化过程的分段（一）转化过程的分段1.转化深度转化深度甲烷在甲醇合成过程中为惰性气体，它在合成回路中的逐渐积累有害而无利。因此要求转化气甲烷在甲醇合成过程中为惰性气体，它在合成回路中的逐渐积累有害而无利。因此要求转化气中残余的甲烷含量一般应控制在中残余的甲烷含量一般应控制在0.5%（干基）以下。为此，在加压操作条件下，相应地蒸气转化温（干基）以下。为此，在加压操作条件下，相应地蒸气转化温度应控制在度应
11、控制在1000 以上。因烃类蒸气转化反应为吸热反应，故应在高温下进行。除了采用蓄热式的以上。因烃类蒸气转化反应为吸热反应，故应在高温下进行。除了采用蓄热式的间歇催化转化法之外，现代大型合成甲醇厂多采用外热式的连续催化转化法。鉴于目前耐热合金钢间歇催化转化法之外，现代大型合成甲醇厂多采用外热式的连续催化转化法。鉴于目前耐热合金钢管只能在管只能在800900 下工作，工业上采用了分段转化的流程。首先，在较低温度下，在外热式一段下工作，工业上采用了分段转化的流程。首先，在较低温度下，在外热式一段转化炉内进行烃类蒸气转化反应，而后在较高温度下，于耐火砖衬里的钢制转化炉（二段转化炉）转化炉内进行烃类蒸气
12、转化反应，而后在较高温度下，于耐火砖衬里的钢制转化炉（二段转化炉）中加入氧气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底。中加入氧气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底。五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化（一）转化过程的分段（一）转化过程的分段2二段转化的化学反应二段转化的化学反应五、工业生产方法五、工业生产方法2H2 +O2 2H2O（g），rH298=-483.99 kJ/mol2CO+O2 2CO2，rH298=-565.95 kJ/mol甲烷则与水蒸气作用：CH4+H2O（g）CO+3H2 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础
13、知识任务一 烃类蒸气转化（二）烃类蒸气转化的工艺条件（二）烃类蒸气转化的工艺条件1压力压力从化学平衡考虑，转化反应宜在低压下进行。但是现代实际生产装置的操作压力已提高到从化学平衡考虑，转化反应宜在低压下进行。但是现代实际生产装置的操作压力已提高到3.06.0 MPa，其原因如下：（，其原因如下：（1）节约动力消耗。烃类蒸气转化反应为体积增大反应，压缩含烃原料气）节约动力消耗。烃类蒸气转化反应为体积增大反应，压缩含烃原料气和二段转化所需的氧气远比压缩转化气消耗的功低。（和二段转化所需的氧气远比压缩转化气消耗的功低。（2）提高过量蒸汽热回收的价值。操作压力越）提高过量蒸汽热回收的价值。操作压力越高
14、，一定水碳比的气体混合物中水蒸气分压也就越大，相应的冷凝温度就高，过量蒸汽余热利用的高，一定水碳比的气体混合物中水蒸气分压也就越大，相应的冷凝温度就高，过量蒸汽余热利用的价值就越大。同时，压力高，气体的传热系数大，热回收设备容积相应减小。（价值就越大。同时，压力高，气体的传热系数大，热回收设备容积相应减小。（3）减小设备容积，）减小设备容积，降低投资费用。加压操作后，转化、变换、脱碳的设备容积大为减小，可以节省投资费用。降低投资费用。加压操作后，转化、变换、脱碳的设备容积大为减小，可以节省投资费用。五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气
15、转化（二）烃类蒸气转化的工艺条件（二）烃类蒸气转化的工艺条件2温度温度无论从化学平衡或从反应速度来考虑，提高温度对转化反应都是有利的。但一段转化炉的受热无论从化学平衡或从反应速度来考虑，提高温度对转化反应都是有利的。但一段转化炉的受热程度要受到管材耐温性能的限制。一段转化炉的出口温度是决定转化出口气组成的主要因素。提高程度要受到管材耐温性能的限制。一段转化炉的出口温度是决定转化出口气组成的主要因素。提高出口温度，可降低残余甲烷含量。为了降低工艺蒸汽的消耗，希望降低一段转化炉的水碳比，此时出口温度，可降低残余甲烷含量。为了降低工艺蒸汽的消耗，希望降低一段转化炉的水碳比，此时就需提高出炉气体温度。
16、但是温度对转化炉管的使用寿命影响很大，在可能条件下，转化炉出口温就需提高出炉气体温度。但是温度对转化炉管的使用寿命影响很大，在可能条件下，转化炉出口温度不要太高，需视转化压力的不同而有所区别。度不要太高，需视转化压力的不同而有所区别。五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化（二）烃类蒸气转化的工艺条件（二）烃类蒸气转化的工艺条件3水碳比水碳比加压转化时，温度不能太高，要保证一段炉出口残余甲烷含量，主要手段是提高水碳比。但过加压转化时，温度不能太高，要保证一段炉出口残余甲烷含量，主要手段是提高水碳比。但过高的水碳比经济上是不合理的，同时
17、还会增加系统阻力和热负荷。因此，从降低能耗考虑，应适当高的水碳比经济上是不合理的，同时还会增加系统阻力和热负荷。因此，从降低能耗考虑，应适当降低水碳比。现今国外的低能耗装置设计中，水碳比已由传统的降低水碳比。现今国外的低能耗装置设计中，水碳比已由传统的3.5降至降至2.5。我们国家实际生产中水。我们国家实际生产中水碳比为碳比为4.04.5。五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化（二）烃类蒸气转化的工艺条件（二）烃类蒸气转化的工艺条件4空速空速五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类
18、蒸气转化（三）工艺流程和设备（三）工艺流程和设备1工艺流程（见图工艺流程（见图2-4）五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化2主要设备主要设备（1）一段转化炉）一段转化炉一段转化炉是烃类蒸气转化的关键设备之一，由若干根反应管和加热室的辐射段及回收热量的一段转化炉是烃类蒸气转化的关键设备之一，由若干根反应管和加热室的辐射段及回收热量的对流段两个主要部分组成。反应管要长期处于高温、高压和气体腐蚀的苛刻条件下运行，需要采用对流段两个主要部分组成。反应管要长期处于高温、高压和气体腐蚀的苛刻条件下运行，需要采用耐热合金钢管。因此，价格昂贵，整
19、个转化炉的投资约占全厂总设备投资的耐热合金钢管。因此，价格昂贵，整个转化炉的投资约占全厂总设备投资的30，而转化管的费用，而转化管的费用占转化炉的一半。占转化炉的一半。五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化2主要设备主要设备（2）二段转化炉）二段转化炉五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化2主要设备主要设备（2）二段转化炉）二段转化炉五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 烃类蒸气转化2主要设备主要设备（2）二段转化炉）二段
20、转化炉五、工业生产方法五、工业生产方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气重油气化的化学反应与烃类的蒸气转化有许多相似之处。其中甲烷蒸气转化反应式和变换反应重油气化的化学反应与烃类的蒸气转化有许多相似之处。其中甲烷蒸气转化反应式和变换反应式也是重油气化的主要反应。但由于炭黑的析出会造成巨大的危害，同时更应重视析碳反应。式也是重油气化的主要反应。但由于炭黑的析出会造成巨大的危害，同时更应重视析碳反应。所谓部分氧化反应，乃是重油不完全氧化生成所谓部分氧化反应，乃是重油不完全氧化生成CO和和H2的反应，其主要总反应为：的反应，其主要总反应为：此反应强烈放热
21、，造成了高温反应条件。此时，重油会发生裂解反应：此反应强烈放热，造成了高温反应条件。此时，重油会发生裂解反应：一、重油气化的基本原理一、重油气化的基本原理 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气按照部分氧化反应进行时，理论绝热温升约按照部分氧化反应进行时，理论绝热温升约1700，目前耐火材料尚承受不了如此高温。为此，目前耐火材料尚承受不了如此高温。为此，在加入氧的同时，还需加入一些蒸汽，从而又发生吸热的蒸气转化反应在加入氧的同时，还需加入一些蒸汽，从而又发生吸热的蒸气转化反应一、重油气化的基本原理一、重油气化的基本原理 目 录 页项目一项目一专业基础知识
22、专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气重油气化的主要生产条件有温度、压力、氧油比、蒸汽油比和原料预热温度等。重油气化的主要生产条件有温度、压力、氧油比、蒸汽油比和原料预热温度等。二、重油气化的工艺条件二、重油气化的工艺条件 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气（一）激冷流程（一）激冷流程三、工艺流程三、工艺流程 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气（二）废热锅炉流程（二）废热锅炉流程三、工艺流程三、工艺流程 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气（一）喷嘴（一）喷嘴
23、喷嘴是重油气化的关键设备，其雾化性能的好与坏直接影响到气化工艺的优劣；寿命和运转的喷嘴是重油气化的关键设备，其雾化性能的好与坏直接影响到气化工艺的优劣；寿命和运转的稳定可靠性将直接影响气化的技术经济指标。然而，火焰的刚性、直径和长度是直接影响气化炉寿稳定可靠性将直接影响气化的技术经济指标。然而，火焰的刚性、直径和长度是直接影响气化炉寿命的关键。因此，喷嘴的正确设计、制造和安装都是非常重要的。命的关键。因此，喷嘴的正确设计、制造和安装都是非常重要的。1重油气化对喷嘴的要求（重油气化对喷嘴的要求（1）雾化良好，操作平稳可靠，负荷调节范围宽；（）雾化良好，操作平稳可靠，负荷调节范围宽；（2）气化反应
24、好，）气化反应好，合成气中甲烷、炭黑含量少；（合成气中甲烷、炭黑含量少；（3）寿命长，保证装置能周期性连续运转；（）寿命长，保证装置能周期性连续运转；（4）能耗低，即在一定）能耗低，即在一定气化压力条件下，要求较低的氧、油、蒸汽的初压力，以节省压缩功；（气化压力条件下，要求较低的氧、油、蒸汽的初压力，以节省压缩功；（5）要求一定的雾化角和适）要求一定的雾化角和适当长度的火焰黑区，确保既不烧坏炉衬和喷嘴，又使生成气在炉内均匀流动。当长度的火焰黑区，确保既不烧坏炉衬和喷嘴，又使生成气在炉内均匀流动。四、主要设备四、主要设备 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原
25、料气（一）喷嘴（一）喷嘴2喷嘴的结构和类型喷嘴一般由三部分组成：喷嘴的结构和类型喷嘴一般由三部分组成：（1）原料重油和气化剂（氧和蒸汽）流动通道；）原料重油和气化剂（氧和蒸汽）流动通道；（2）控制流体流速和方向的喷出口；）控制流体流速和方向的喷出口；（3）防止喷嘴被高温辐射而熔化的水冷装置。）防止喷嘴被高温辐射而熔化的水冷装置。四、主要设备四、主要设备 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 重油部分氧化法生产原料气（一）喷嘴（一）喷嘴2喷嘴的结构和类型喷嘴一般由三部分组成：喷嘴的结构和类型喷嘴一般由三部分组成：四、主要设备四、主要设备 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础
26、知识任务二 重油部分氧化法生产原料气（二）气化炉（二）气化炉四、主要设备四、主要设备 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化原料气净化工艺过程设置的目的是进行原料气的组成调整与杂质清除。工艺过程与原料、原料原料气净化工艺过程设置的目的是进行原料气的组成调整与杂质清除。工艺过程与原料、原料气组成有关。用于合成甲醇时：以石脑油蒸气转化所得合成气，无需变换与脱碳工序；以天然气蒸气组成有关。用于合成甲醇时：以石脑油蒸气转化所得合成气，无需变换与脱碳工序；以天然气蒸气转化所得合成气，无需变换工序，需外加二氧化碳；以煤与重油为原料所得合成气，需配置变换、气转化所得合成气，无需变
27、换工序，需外加二氧化碳；以煤与重油为原料所得合成气，需配置变换、脱硫、脱碳。脱硫、脱碳。CO变换、脱碳本章不作表述。原料气中杂质清除主要是除掉硫化物，原料气中硫化物变换、脱碳本章不作表述。原料气中杂质清除主要是除掉硫化物，原料气中硫化物的形态可分为无机硫的形态可分为无机硫(H2S)和有机硫。有机硫包括二硫化碳（和有机硫。有机硫包括二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（）、硫氧化碳（COS）、硫醇（）、硫醇（R-SH，R代表烃基）、硫醚（代表烃基）、硫醚（R-S-R）和噻吩（）和噻吩（C4H4S）等。天然气、石脑油、重油中硫化物含量因）等。天然气、石脑油、重油中硫化物含量因地区不同差别很大。硫化物对各种
28、催化剂具有强烈的中毒作用，同时还会腐蚀设备和管道。在以烃地区不同差别很大。硫化物对各种催化剂具有强烈的中毒作用，同时还会腐蚀设备和管道。在以烃类为原料的蒸气转化法中，要求烃原料中总硫含量必须控制在类为原料的蒸气转化法中，要求烃原料中总硫含量必须控制在510-7（质量分数）以下。（质量分数）以下。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化现今脱硫的方法很多，但可归纳为干法和湿法两大类，参见表：现今脱硫的方法很多，但可归纳为干法和湿法两大类，参见表：目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化现今脱硫的方法很多，但可归纳为干法和湿法两大类，参见表：现今
29、脱硫的方法很多，但可归纳为干法和湿法两大类，参见表：目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化干法脱硫是指采用固体吸收剂或吸附剂脱除硫化氢或有机硫。常见的干法脱硫有氧化铁法、活干法脱硫是指采用固体吸收剂或吸附剂脱除硫化氢或有机硫。常见的干法脱硫有氧化铁法、活性炭法、钴性炭法、钴-钼加氢转化法和氧化锌法等。钼加氢转化法和氧化锌法等。（一）钴（一）钴-钼加氢转化法钼加氢转化法一、干法脱硫一、干法脱硫在钴在钴-钼催化剂的作用下，有机硫加氢转化成硫化氢的反应如下：钼催化剂的作用下，有机硫加氢转化成硫化氢的反应如下：目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净
30、化S当原料气中存在碳的氧化物和氧时，钴当原料气中存在碳的氧化物和氧时，钴-钼催化剂上还会发生甲烷化反应和脱氧反应：钼催化剂上还会发生甲烷化反应和脱氧反应：钴钴-钼催化剂还能使烯烃加氢，借以避免烯烃在管式炉镍催化剂上结炭，其反应为：钼催化剂还能使烯烃加氢，借以避免烯烃在管式炉镍催化剂上结炭，其反应为：一、干法脱硫一、干法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化（二）氧化锌法（二）氧化锌法氧化锌是一种内表面颇大、硫容较高的接触反应型脱硫剂，能直接吸收硫化氢和硫醇，反应如氧化锌是一种内表面颇大、硫容较高的接触反应型脱硫剂，能直接吸收硫化氢和硫醇，反应如下：下：一、干法
31、脱硫一、干法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化虽然干法脱硫净化度高，并能脱除各种有机硫化物，但脱硫剂难于或不能再生，且系间歇操作，虽然干法脱硫净化度高，并能脱除各种有机硫化物，但脱硫剂难于或不能再生，且系间歇操作，设备庞大，因此不适于用作对大量硫化物的脱除。采用溶液吸收硫化物的脱硫方法通称为湿法脱硫，设备庞大，因此不适于用作对大量硫化物的脱除。采用溶液吸收硫化物的脱硫方法通称为湿法脱硫，适用于含大量硫化氢气体的脱除，其优点之一是脱硫液可以再生循环使用并回收富有价值的硫磺。适用于含大量硫化氢气体的脱除，其优点之一是脱硫液可以再生循环使用并回收富有价值的硫磺。
32、湿法脱硫方法众多，可分为化学吸收法、物理吸收法和物理化学综合吸收法三类。常见的碳酸钠、湿法脱硫方法众多，可分为化学吸收法、物理吸收法和物理化学综合吸收法三类。常见的碳酸钠、氨水和醇胺溶液等吸收硫化氢的方法属化学吸收法，用冷甲醇吸收硫化氢的方法属物理吸收法。依氨水和醇胺溶液等吸收硫化氢的方法属化学吸收法，用冷甲醇吸收硫化氢的方法属物理吸收法。依再生方式又可分为循环法和氧化法。循环法是将吸收硫化氢后的富液在加热降压或气提条件下解吸再生方式又可分为循环法和氧化法。循环法是将吸收硫化氢后的富液在加热降压或气提条件下解吸硫化氢。氧化法是将吸收硫化氢后的富液用空气进行氧化，同时将液相中的硫化氢。氧化法是将
33、吸收硫化氢后的富液用空气进行氧化，同时将液相中的HS-氧化成单质硫。其过氧化成单质硫。其过程示意如下：程示意如下：二、湿法脱硫二、湿法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化（一）常用的湿法氧化脱硫（一）常用的湿法氧化脱硫1氨水催化法此法氨水催化法此法通常认为对苯二酚为还原剂，在碱性溶液中能被空气氧化为对苯醌：通常认为对苯二酚为还原剂，在碱性溶液中能被空气氧化为对苯醌：二、湿法脱硫二、湿法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化（一）常用的湿法氧化脱硫（一）常用的湿法氧化脱硫硫氢化铵在对苯醌的作用下氧化为单体硫：硫氢化铵在对苯醌的
34、作用下氧化为单体硫：总的氧化反应是按下式进行：总的氧化反应是按下式进行：二、湿法脱硫二、湿法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化2.改良改良ADA法法ADA是蒽醌二磺酸（是蒽醌二磺酸（Anthraquinone Disulphonic Acid）英文缩写，它是含有英文缩写，它是含有2,6-或或2,7-蒽醌二蒽醌二磺酸钠的一种混合体。两者结构式如下：磺酸钠的一种混合体。两者结构式如下：二、湿法脱硫二、湿法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化此法（此法（ADA法）脱硫由于析硫过程缓慢，生成硫代硫酸盐较多，在该溶液中加入偏钒酸钠
35、后，法）脱硫由于析硫过程缓慢，生成硫代硫酸盐较多，在该溶液中加入偏钒酸钠后，可使析硫速度大为加快，称为改良可使析硫速度大为加快，称为改良ADA法脱硫。反应历程为：法脱硫。反应历程为：在脱硫塔中，以在脱硫塔中，以pH为为8.59.2的稀碱液吸收硫化氢：的稀碱液吸收硫化氢：硫氢化物与偏钒酸钠反应生成元素硫：硫氢化物与偏钒酸钠反应生成元素硫：二、湿法脱硫二、湿法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 原料气的净化（二）湿法氧化脱硫工艺流程（二）湿法氧化脱硫工艺流程二、湿法脱硫二、湿法脱硫 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务四 湿式氧化法脱硫生产操作技能1.开车前的
36、准备开车前的准备2.运转设备的单体试车运转设备的单体试车3.系统的吹除及清扫系统的吹除及清扫4.水压试验水压试验5.装填料装填料6.气密试验和试漏气密试验和试漏一、原始开车一、原始开车 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务四 湿式氧化法脱硫生产操作技能7.运转设备的联动试车及系统的水洗运转设备的联动试车及系统的水洗8.碱水洗和木格填料的脱脂碱水洗和木格填料的脱脂9.脱硫液的制备脱硫液的制备10.系统的置换系统的置换11.正常开车正常开车一、原始开车一、原始开车 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务四 湿式氧化法脱硫生产操作技能1.短期停车短期停车2.紧急停车紧急停车
37、3.长期停车长期停车三、停车三、停车 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务四 湿式氧化法脱硫生产操作技能1.保证脱硫液质量保证脱硫液质量2.保证半水煤气脱硫效果保证半水煤气脱硫效果3.严防气柜抽瘪和机泵抽负、抽空严防气柜抽瘪和机泵抽负、抽空4.防止带液和跑气防止带液和跑气二、正常操作要点二、正常操作要点 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务四 湿式氧化法脱硫生产操作技能异常现象级处理异常现象级处理见表见表2-6。四、异常现象级处理四、异常现象级处理 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应一氧化碳变换成氢和二氧化碳的反应
38、是石油化工与合成氨生产中的重要过程。一氧化碳变换成氢和二氧化碳的反应是石油化工与合成氨生产中的重要过程。本实验模拟中温本实验模拟中温-低温串联反应过程，用直流流动法同时测定中温变换铁基催化剂与低温变换铜低温串联反应过程，用直流流动法同时测定中温变换铁基催化剂与低温变换铜基催化剂的相对活性，达到以下实验目的：进一步理解多相催化反应的有关知识，初步接触工艺设基催化剂的相对活性，达到以下实验目的：进一步理解多相催化反应的有关知识，初步接触工艺设计思想。计思想。一、实验目的一、实验目的 二、实验原理二、实验原理一氧化碳的变换反应为一氧化碳的变换反应为 CO+H2O CO2+H2反应必须在催化剂存在的条
39、件下进行。反应必须在催化剂存在的条件下进行。中温变换采用铁基催化剂，反应温度为中温变换采用铁基催化剂，反应温度为350500，低，低温变换采用铜基催化剂，反应温度为温变换采用铜基催化剂，反应温度为220320。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应三、实验流程三、实验流程 图图2-19 中中-低变串联实验系统流程低变串联实验系统流程 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应三、实验流程三、实验流程 1开车及实验步骤开车及实验步骤（1）检查系统是否处于正常状态；）检查系统是否处于正常状态；（2）开启氮气
40、钢瓶，置换系统约）开启氮气钢瓶，置换系统约5 min；（3）接通电源，缓慢升反应温度，同时把脱氧槽缓慢升至）接通电源，缓慢升反应温度，同时把脱氧槽缓慢升至200，恒定；，恒定；（4）中、低变床层温度升至）中、低变床层温度升至100 时，开启管道保温控制仪；时，开启管道保温控制仪；（5）开启水饱和器，同时打开冷却水，管道保温，水饱和器温度恒定在实验温度下；）开启水饱和器，同时打开冷却水，管道保温，水饱和器温度恒定在实验温度下；（6）调节中、低变反应器温度到实验条件后，切换成原料气，稳定）调节中、低变反应器温度到实验条件后，切换成原料气，稳定20 min左右，随后进行分析，左右，随后进行分析，记录
41、实验条件和分析数据。记录实验条件和分析数据。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应三、实验流程三、实验流程 2停车步骤停车步骤（1）关闭原料气钢瓶，切换成氮气，关闭反应器控温仪；）关闭原料气钢瓶，切换成氮气，关闭反应器控温仪；（2）稍后关闭水饱和器加热电源，置换水浴热水；）稍后关闭水饱和器加热电源，置换水浴热水；（3）关闭管道保温，待反应床温度低于）关闭管道保温，待反应床温度低于200 以下，关闭脱氧槽加热电源，关闭冷却水，关闭以下，关闭脱氧槽加热电源，关闭冷却水，关闭氮气钢瓶，关闭各仪表电源及总电源。氮气钢瓶，关闭各仪表电源及总电源。目 录 页
42、项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应三、实验流程三、实验流程 3注意事项注意事项（1）由于实验过程中有水蒸气加入，为避免蒸汽在反应器内冷却使催化剂结块，必须在反应床）由于实验过程中有水蒸气加入，为避免蒸汽在反应器内冷却使催化剂结块，必须在反应床温升至温升至150 以后才能启用水饱和器，而停车时，在床温降到以后才能启用水饱和器，而停车时，在床温降到150 以前关闭水饱和器。以前关闭水饱和器。（2）由于催化剂在无水条件下，原料气会将它过度还原而失活，故在原料气通入系统前要先加）由于催化剂在无水条件下，原料气会将它过度还原而失活，故在原料气通入系统前要先加入水
43、蒸气，相反，停车时必须先切断原料气，后切断水蒸气。入水蒸气，相反，停车时必须先切断原料气，后切断水蒸气。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应三、实验流程三、实验流程 4实验条件实验条件（1）控制）控制CO、CO2、H2、N2流量分别为流量分别为24 L/h，总流量为，总流量为815 L/h，中变出口分流量为，中变出口分流量为24 L/h。（2）水饱和器温度控制在（）水饱和器温度控制在（72.880.0）0.1。（3）反应器内中变催化剂床温度先后控制在）反应器内中变催化剂床温度先后控制在360、390、420，低变催化剂床温度先后，低变催化剂床温
44、度先后控制在控制在220、240、260。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应五、数据处理五、数据处理 见教材见教材66页。页。六、实验报告项目六、实验报告项目1说明实验目的与要求说明实验目的与要求2描绘实验流程与设备描绘实验流程与设备3记录实验过程与现象记录实验过程与现象4列出原始实验数据列出原始实验数据5根据实验结果，浅谈中根据实验结果，浅谈中|低变串联反应工艺条件低变串联反应工艺条件6分析本实验结果，讨论本实验方法分析本实验结果，讨论本实验方法 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识实验实训 一氧化碳中温-低温串联变换反应七、预习
45、与思考七、预习与思考1本实验的目的是什么？本实验的目的是什么？2实验系统中气体如何净化？实验系统中气体如何净化？3氮气在实验中的作用是什么？氮气在实验中的作用是什么？4反应器采用哪种形式？反应器采用哪种形式？5试分析实验操作过程中应注意哪些事项？试分析实验操作过程中应注意哪些事项？%化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作(第二版）第二版）第二版）第二版）任务一 认识化学工业 任务二 化工生产过程的基本问题项目一项目一 专业基础知识专业基础知识 任务三 催化剂及其化工应用 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识学习目标知识目标1了解合成气制甲醇过程对原料
46、的要求；2掌握合成气制甲醇原理、工艺条件及控制；3掌握合成气制甲醇工艺流程过程及常见异常现象的分析、判断和处理方法。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识学习目标能力目标1能分析和判断合成气组成对反应过程及产品的影响；2能完成甲醇生产装置的开停车及正常操作；3能阅读和绘制甲醇生产设备布置图和主要设备装配图。目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务一 认识甲醇甲醇（甲醇（CH3OH），英文名为），英文名为methyl alcohol，是饱和醇中最简单的一元醇，因为它最先是从木材，是饱和醇中最简单的一元醇，因为它最先是从木材干馏得到的，所以俗名又称为木精、木醇。干馏得到的，所以俗
47、名又称为木精、木醇。甲醇是易挥发和易燃的无色液体，具有类似酒精的气味。熔点甲醇是易挥发和易燃的无色液体，具有类似酒精的气味。熔点-100.4，沸点，沸点64.8。甲醇与水、。甲醇与水、乙醚、苯、酮及大多数有机溶剂可按各种比例混溶，但不与水形成共沸物，因此可用分馏方法来分离乙醚、苯、酮及大多数有机溶剂可按各种比例混溶，但不与水形成共沸物，因此可用分馏方法来分离甲醇和水。甲醇和水。图图3-1 甲醇生产流程图甲醇生产流程图 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 合成气制甲醇的生产准备一氧化碳加氢可发生许多复杂的化学反应。一氧化碳加氢可发生许多复杂的化学反应。1.主反应主反应当反应物中
48、有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇，即当反应物中有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇，即一、反应原理一、反应原理 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 合成气制甲醇的生产准备2.副反应副反应副反应又可分为平行副反应和连串副反应。副反应又可分为平行副反应和连串副反应。平行副反应平行副反应一、反应原理一、反应原理 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 合成气制甲醇的生产准备2.副反应副反应当有金属铁、钴、镍等存在时，还可能发生生碳反应，即当有金属铁、钴、镍等存在时，还可能发生生碳反应，即连串副反应为连串副反应为一、反应原理一、反应原理 目 录 页项
49、目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 合成气制甲醇的生产准备甲醇合成反应热效应与温度及压力的关系如图甲醇合成反应热效应与温度及压力的关系如图二、反应热效应和动力学分析二、反应热效应和动力学分析 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 合成气制甲醇的生产准备二、反应热效应和动力学分析二、反应热效应和动力学分析 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务二 合成气制甲醇的生产准备最早使用的甲醇合成催化剂是最早使用的甲醇合成催化剂是ZnO-Cr2O3二元催化剂。该催化剂活性较低，所需反应温度高二元催化剂。该催化剂活性较低，所需反应温度高（380400），为了提高平衡转化率，
50、反应必须在高压下进行（称为高压法）。），为了提高平衡转化率，反应必须在高压下进行（称为高压法）。20世纪世纪60年代中年代中期开发成功的铜基催化剂，活性高，性能好，适宜的反应温度为期开发成功的铜基催化剂，活性高，性能好，适宜的反应温度为220270，现在广泛应用于低压，现在广泛应用于低压法甲醇合成。表法甲醇合成。表3|5列出了两种低压法甲醇合成铜基催化剂的组成。列出了两种低压法甲醇合成铜基催化剂的组成。三、催化剂三、催化剂 目 录 页项目一项目一专业基础知识专业基础知识任务三 甲醇合成工艺条件合成甲醇反应是一个可逆放热反应。反应速率随温度的变化有一最大值，该最大值对应的温度即合成甲醇反应是一个