油制氣

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油制氣是石油系原料經(jīng)熱加工產(chǎn)生的可燃氣體，是城市燃氣的重要氣源之一。

產(chǎn)品分類編輯

可分為重油制氣和輕油制氣二種。將原料重油或石腦油，放入工業(yè)爐內(nèi)經(jīng)壓力、溫度及催化劑的作用，重油即裂解，生成可燃氣體，副產(chǎn)品有粗苯和堿渣等。

油制氣是石油加工過程中的副產(chǎn)品，可分為重油制氣和輕油制氣二種。將原料重油或石腦油，放入工業(yè)爐內(nèi)經(jīng)壓力、溫度及催化劑的作用，重油即裂解，生成可燃氣體；

碳氫重量比編輯

作為制氣原料,最重要的性質(zhì)是碳氫重量比。圖1列出了按碳氫重量比次序排列的各種制氣原料。原料譜的一端是最接近純碳的煤，另一端是以甲烷為主要組分的天然氣和液化天然氣。整個原料譜大致可分為三段：A段是碳氫比小于6的石油餾分，可以完全蒸發(fā)，經(jīng)脫除硫分后，在催化劑作用下與蒸汽反應(yīng),全部轉(zhuǎn)化成氣體，不留殘渣；B段是碳氫比介于6和9之間的石油餾分，不能完全蒸發(fā)而進行預(yù)脫硫處理，即使在催化劑作用下，與蒸汽完全反應(yīng)也較困難；C段是更重的油類和原煤,處理更難。城市供應(yīng)的人工燃氣的碳氫比低于甲烷，一般介于2.3～2.8之間。

工藝方法編輯

將任何石油系原料轉(zhuǎn)化成碳氫比更低的燃氣，其所采用的方法一定是除碳或加氫，或者是兩者兼有。由于原料不同，以及對生成氣發(fā)熱量和成分的要求不同，可以采用不同的工藝。油制氣的主要工藝方法有以下幾種：

蒸汽轉(zhuǎn)化法

原料譜上 A段的原料在催化劑作用下可直接與蒸汽進

油制氣

油制氣

行反應(yīng)。這個方法的關(guān)鍵在于高活性催化劑的使用，一般采用以活性氧化鋁為載體的鎳催化劑，以達到熱力學(xué)平衡。高壓、低溫和低蒸汽原料比有利于甲烷的生成，而低壓、高溫和高蒸汽原料比則有利于氫的生成。

①高溫蒸汽轉(zhuǎn)化法。原料經(jīng)脫硫后，與過熱蒸汽混合，在 450°C左右送入填充催化劑的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進行反應(yīng)（圖2）。此反應(yīng)是吸熱反應(yīng),采用外熱式轉(zhuǎn)化爐,燃燒一部分原料或其他燃料來提供熱量。出轉(zhuǎn)化爐的燃氣溫度約750～850°C，然后進入后續(xù)工序，制成發(fā)熱量為10～12兆焦/米3的貧燃氣。中國在化學(xué)工業(yè)中用這種工藝制取原料氣，在石油工業(yè)中用于制取氫氣。 油制氣

②低溫蒸汽轉(zhuǎn)化法。這是制取發(fā)熱量約為25兆焦/米3的富燃氣的方法，也稱催化富氣法。整個工藝包括脫硫、催化轉(zhuǎn)化等工序。轉(zhuǎn)化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，不需外界添加熱量，僅控制原料預(yù)熱溫度和蒸汽原料比就能達到熱力學(xué)平衡。所用的反應(yīng)器是絕熱反應(yīng)器。本法可結(jié)合高溫蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)中發(fā)熱量燃氣，也可后接二段甲烷化或加氫氣化和甲烷化，生產(chǎn)代用天然氣。 　熱裂解法 　碳氫化合物在高溫下會

油制氣

油制氣

發(fā)生分解反應(yīng)，大分子化合物變成小分子化合物。隨著溫度的升高、反應(yīng)時間的延長，即隨著裂解深度的加深，氣態(tài)產(chǎn)物增多，氣態(tài)產(chǎn)物中氫和甲烷的含量不斷增加；另一方面，液態(tài)產(chǎn)物減少，液態(tài)產(chǎn)物中分子愈來愈大，氫含量逐漸下降，直至結(jié)焦成炭。因此，可根據(jù)產(chǎn)品的要求，制定合適的操作條件，控制裂解深度，以得到所需的產(chǎn)物。這種方法可用以制取化工原料氣，也可用于生產(chǎn)城市燃氣。 ?、傺h(huán)式熱裂解法。石油的熱裂解是強烈的吸熱反應(yīng)，必須提供熱量。本法是燃燒一部分油和設(shè)備內(nèi)的沉積碳,將熱量蓄積在裂解爐的耐火格子磚內(nèi),到一定溫度后停止加熱，噴入制氣油使其在熱的格子磚上裂解。溫度降到一定限度后，停止噴注制氣油，然后引入空氣重復(fù)加熱，開始下一循環(huán)。這種方法特別適合于原料譜上B段的原料,制氣過程中析出的碳可在循環(huán)加熱期燒去。 ?、谘h(huán)式催化裂解法。熱裂解法得到的氣態(tài)產(chǎn)物中含氫低，有較高比例的不飽和烴，不能與一般城市燃氣互換。用催化劑替代填充在裂解爐內(nèi)的格子磚，促進油和中間產(chǎn)物與蒸汽的反應(yīng)，就可制得與干餾煤氣組成相似的燃氣,燃燒性能顯著改善,制氣效率也得到提高（圖3）。這種方法是城市燃氣工業(yè)極好的調(diào)峰手段。中國北京、上海、沈陽等城市都采用這種方法，使用重油來生產(chǎn)城市燃氣。（見彩圖）

部分氧化法

采用氧氣、空氣或富氧空氣作氣化劑，與部分原料油燃燒產(chǎn)生高溫，使原料油與蒸汽反應(yīng)。當使用純氧時，反應(yīng)的主要產(chǎn)物是氫和一氧化碳，可作為貧燃氣，或者進一步制取氫氣、合成氨等化工產(chǎn)品。操作溫度高達1300～1500°C，壓力一般在2～4.5兆帕之間。這種工藝對原料的適應(yīng)性強,不但可使用原料譜上A段和B段原料，甚至C段原料經(jīng)過預(yù)處理后也可使用。在中國，本法已廣泛用于化學(xué)工業(yè)，但因制氧成本高，還未用于生產(chǎn)城市燃氣。

加氫氣化法

制取富燃氣的另外一種方法。在高于700°C的溫度、加壓和

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油制氣

不用催化劑的條件下,原料與氫氣直接反應(yīng)。這個反應(yīng)是放熱反應(yīng)，并且反應(yīng)很迅速，必須控制在穩(wěn)定的操作條件下，以得到最佳的氣態(tài)碳氫化合物的組成，主要是甲烷和乙烷。同時，所放出的熱量必須有效地加以回收利用。為此,對于碳氫比為6.5～10的原料，可采用焦粒流化床加氫反應(yīng)器，利用流化床的顆粒運動來維持反應(yīng)器內(nèi)的溫度均勻，并將反應(yīng)熱傳給進料。原料中不能蒸發(fā)的殘渣附著在焦粒上，定期排出。國外已有一臺日產(chǎn)14萬米3燃氣的半工業(yè)性裝置,運行了多年。對于碳氫比6.5以下較輕的油料,可不必使用焦粒流化床，而采用較簡單的氣體再循環(huán)加氫反應(yīng)器，利用安裝在反應(yīng)器頂部中心的噴嘴噴出的反應(yīng)物的動量，在中心管周圍建立氣體的高速再循環(huán)來達到流化床所具有的功能。這種方法在燃氣工業(yè)中已廣泛用作增熱的手段或生產(chǎn)代用天然氣。