化学原理 (一)、气态烃原料是各种烃的混合物。主要成分为cH4, 此外还有一些其他烷烃和少量烯烃 烷烃: 或 CH2m +H,O=n4 CH4+4 cO2 CH+nH,O=nCo+(2n +1)H2 烯烃,C+O=C+(H+D CnH2n+nHO=nCO+ 2nH, 或 CnH2n+2nh,O=nCo+3nH, CH2n+2h2o=4 CH4+4 c02 但气态烃的蒸气转化可用甲烷蒸气转化表述 21 合成氨工业
合成氨工业 21 一 、化学原理 n （一）、气态烃原料是各种烃的混合物。主要成分为CH4， 此外还有一些其他烷烃和少量烯烃。 烷烃： 或 烯烃： 或 但气态烃的蒸气转化可用甲烷蒸气转化表述。 4 2 1 4 4 3 1 2 2 1 CnH2n 2 n H O n CH n CO 2 2 2 2 CnH n nH O nCO (2n 1)H 2 2 2 2 2 CnH n nH OnCO (3n1)H CnH2n nH2O nCO 2nH2 CnH2n 2nH2O nCO2 3nH2 4 4 4 2 3 CnH2n n 2 H2O n CH n CO
(二)、甲烷蒸气转化的化学反应 CH+,o Co+3H2 主反应: cH4+2H20、co2+4H2 CH4+CO2 2C0+2H2 CH4+2C02 3CO+H2+H2O Co+HO CO2+H2 副反应:cH~c+2H 2 2c0 C+CO C0+H-C+HO 22 合成氨工业
合成氨工业 22 （二）、甲烷蒸气转化的化学反应 主反应： CH4+H2O CO+3H2 CH4+2H2O CO2+4H2 CH4+CO2 2CO+2H2 CH4+2CO2 3CO+H2+H2O CO+H2O CO2+H2 副反应： CH4 C+2H2 2CO C+CO2 CO+H2 C+H2O
(三)、甲烷蒸汽转化反应热力学 1、根据可逆反应: CHa+H2O(g=Co+3H2 co+HO CO,+H 2 平衡常数: KpI p(CO)p(h p(CH 4)p(H2O) Kp e p(co2)p(h2) p(CO)p(H2o 合成氨工业
合成氨工业 23 （三）、甲烷蒸汽转化反应热力学 n 1、根据可逆反应： n CH4+H2O（g) CO+3H2 n CO+H2O CO2+H2 p (CH ) p ( H O ) p (CO ) p ( H ) 1 4 2 2 3 Kp p (CO ) p (H O ) p (CO ) p (H ) 6 2 K 2 2 p 平衡常数：
(四)甲烷蒸气转化反应动力学 1、反应的机理:反应历程由5步构成 (1)cH4+z=z(cH2)+H2 (2)z(cH2)+H2O(g)z(cO)+2H2 (3Z(CO)+ZZ+CO (4)H2O(g)+zz(O)+H2 (5)co+z0÷co2+z 2、反应动力学方程 r=k p(CHa) 1+o p(H2)+bp(Co) 24 合成氨工业
合成氨工业 24 （四）甲烷蒸气转化反应动力学 n 1、反应的机理：反应历程由5步构成 （1）CH4+Z Z(CH2)+H2 (2)Z(CH2)+H2O(g) Z(CO)+2H2 (3)Z(CO)+Z Z+CO (4)H2O(g)+Z Z(O)+H2 (5)CO+ZO CO2+Z n 2、反应动力学方程 1 bp(CO) p(CH ) p(H2 ) p(H2O) 4 r k
二、甲烷蒸汽转化催化剂 今对催化剂的要求:①高活性②高强度③较好的热稳定 性和抗析碳能力 必1、催化剂的活性组分、助催化剂和载体 ①活性组分:从性能和经济方面考虑,活性组分,镍为最佳 ②助催化剂:提髙镍的活性、延长寿命和增加抗析碳能力。 ③镍催化剂的载体:使镍高度分散、晶料变细、抗老化和抗 析碳等作用。常用的有氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙、 氧化铬、氧化钛、和氧化钡等。 25 合成氨工业
合成氨工业 25 二、甲烷蒸汽转化催化剂 v 对催化剂的要求：①高活性②高强度③较好的热稳定 性和抗析碳能力 v1、催化剂的活性组分、助催化剂和载体 ①活性组分：从性能和经济方面考虑，活性组分，镍为最佳。 ②助催化剂：提高镍的活性、延长寿命和增加抗析碳能力。 ③镍催化剂的载体：使镍高度分散、晶料变细、抗老化和抗 析碳等作用。常用的有氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙、 氧化铬、氧化钛、和氧化钡等