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油制气

文章出处:http://www.sd-dx.com/ 15376190119 人气:发表时间:2020-08-18 12:07

油制气是石油系原料经热加工产生的可燃气体,是城市燃气的重要气源之一。

产品分类编辑

可分为重油制气和轻油制气二种。将原料重油或石脑油,放入工业炉内经压力、温度及催化剂的作用,重油即裂解,生成可燃气体,副产品有粗苯和碱渣等。

油制气是石油加工过程中的副产品,可分为重油制气和轻油制气二种。将原料重油或石脑油,放入工业炉内经压力、温度及催化剂的作用,重油即裂解,生成可燃气体;

碳氢重量比编辑

作为制气原料,最重要的性质是碳氢重量比。图1列出了按碳氢重量比次序排列的各种制气原料。原料谱的一端是最接近纯碳的煤,另一端是以甲烷为主要组分的天然气和液化天然气。整个原料谱大致可分为三段:A段是碳氢比小于6的石油馏分,可以完全蒸发,经脱除硫分后,在催化剂作用下与蒸汽反应,全部转化成气体,不留残渣;B段是碳氢比介于6和9之间的石油馏分,不能完全蒸发而进行预脱硫处理,即使在催化剂作用下,与蒸汽完全反应也较困难;C段是更重的油类和原煤,处理更难。城市供应的人工燃气的碳氢比低于甲烷,一般介于2.3~2.8之间。

工艺方法编辑

将任何石油系原料转化成碳氢比更低的燃气,其所采用的方法一定是除碳或加氢,或者是两者兼有。由于原料不同,以及对生成气发热量和成分的要求不同,可以采用不同的工艺。油制气的主要工艺方法有以下几种:

蒸汽转化法

原料谱上 A段的原料在催化剂作用下可直接与蒸汽进

油制气

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行反应。这个方法的关键在于高活性催化剂的使用,一般采用以活性氧化铝为载体的镍催化剂,以达到热力学平衡。高压、低温和低蒸汽原料比有利于甲烷的生成,而低压、高温和高蒸汽原料比则有利于氢的生成。

①高温蒸汽转化法。原料经脱硫后,与过热蒸汽混合,在 450°C左右送入填充催化剂的转化炉内进行反应(图2)。此反应是吸热反应,采用外热式转化炉,燃烧一部分原料或其他燃料来提供热量。出转化炉的燃气温度约750~850°C,然后进入后续工序,制成发热量为10~12兆焦/米3的贫燃气。中国在化学工业中用这种工艺制取原料气,在石油工业中用于制取氢气。 油制气

②低温蒸汽转化法。这是制取发热量约为25兆焦/米3的富燃气的方法,也称催化富气法。整个工艺包括脱硫、催化转化等工序。转化反应是放热反应,不需外界添加热量,仅控制原料预热温度和蒸汽原料比就能达到热力学平衡。所用的反应器是绝热反应器。本法可结合高温蒸汽转化法生产中发热量燃气,也可后接二段甲烷化或加氢气化和甲烷化,生产代用天然气。  热裂解法  碳氢化合物在高温下会

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发生分解反应,大分子化合物变成小分子化合物。随着温度的升高、反应时间的延长,即随着裂解深度的加深,气态产物增多,气态产物中氢和甲烷的含量不断增加;另一方面,液态产物减少,液态产物中分子愈来愈大,氢含量逐渐下降,直至结焦成炭。因此,可根据产品的要求,制定合适的操作条件,控制裂解深度,以得到所需的产物。这种方法可用以制取化工原料气,也可用于生产城市燃气。  ①循环式热裂解法。石油的热裂解是强烈的吸热反应,必须提供热量。本法是燃烧一部分油和设备内的沉积碳,将热量蓄积在裂解炉的耐火格子砖内,到一定温度后停止加热,喷入制气油使其在热的格子砖上裂解。温度降到一定限度后,停止喷注制气油,然后引入空气重复加热,开始下一循环。这种方法特别适合于原料谱上B段的原料,制气过程中析出的碳可在循环加热期烧去。  ②循环式催化裂解法。热裂解法得到的气态产物中含氢低,有较高比例的不饱和烃,不能与一般城市燃气互换。用催化剂替代填充在裂解炉内的格子砖,促进油和中间产物与蒸汽的反应,就可制得与干馏煤气组成相似的燃气,燃烧性能显著改善,制气效率也得到提高(图3)。这种方法是城市燃气工业极好的调峰手段。中国北京、上海、沈阳等城市都采用这种方法,使用重油来生产城市燃气。(见彩图)

部分氧化法

采用氧气、空气或富氧空气作气化剂,与部分原料油燃烧产生高温,使原料油与蒸汽反应。当使用纯氧时,反应的主要产物是氢和一氧化碳,可作为贫燃气,或者进一步制取氢气、合成氨等化工产品。操作温度高达1300~1500°C,压力一般在2~4.5兆帕之间。这种工艺对原料的适应性强,不但可使用原料谱上A段和B段原料,甚至C段原料经过预处理后也可使用。在中国,本法已广泛用于化学工业,但因制氧成本高,还未用于生产城市燃气。

加氢气化法

制取富燃气的另外一种方法。在高于700°C的温度、加压和

油制气

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不用催化剂的条件下,原料与氢气直接反应。这个反应是放热反应,并且反应很迅速,必须控制在稳定的操作条件下,以得到最佳的气态碳氢化合物的组成,主要是甲烷和乙烷。同时,所放出的热量必须有效地加以回收利用。为此,对于碳氢比为6.5~10的原料,可采用焦粒流化床加氢反应器,利用流化床的颗粒运动来维持反应器内的温度均匀,并将反应热传给进料。原料中不能蒸发的残渣附着在焦粒上,定期排出。国外已有一台日产14万米3燃气的半工业性装置,运行了多年。对于碳氢比6.5以下较轻的油料,可不必使用焦粒流化床,而采用较简单的气体再循环加氢反应器,利用安装在反应器顶部中心的喷嘴喷出的反应物的动量,在中心管周围建立气体的高速再循环来达到流化床所具有的功能。这种方法在燃气工业中已广泛用作增热的手段或生产代用天然气。

 
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