第31卷第5期石化技術(shù)與應(yīng)用Vol 31 No 52013年9月Petrochemical Technology Applicationsep.2013工業(yè)技術(shù)(397~402)天然氣催化部分氧化制合成氣工藝模擬及中試放大莊志國(guó),董振',魏偉勝2,徐建(1.中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化T程有限公司錦州設(shè)計(jì)院,遼寧錦州121001;2中國(guó)石油大學(xué)(北京)CNPC催化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京昌平102249)摘要:利用 Aspen plus軟件,對(duì)天然氣催化部分氧化制合成氣的中試工程問(wèn)題進(jìn)行了研究,通過(guò)模擬計(jì)算及中試試驗(yàn),考察了原料氣的進(jìn)料方式、預(yù)熱溫度以及放熱氧化反應(yīng)與吸熱重整反應(yīng)的能量耦合等對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明,在2MPa的壓力下,反應(yīng)溫度需高于1273K,合成氣收率才能大于80%,而在近似絕熱的反應(yīng)條件下原料氣預(yù)熱溫度則需控制在773-923K。開(kāi)發(fā)出適于天然氣催化部分氧化制合成氣的熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置,進(jìn)料方式采用雙流道外混合型噴嘴,模擬計(jì)算及中試試驗(yàn)表明該技術(shù)方案可行。關(guān)鍵詞:天然氣;催化部分氧化;合成氣;中試放大;熱量耦合;工藝模擬;熱力學(xué)計(jì)算; Aspen plus軟件中圖分類(lèi)號(hào):TE665.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-0045(2013)05-0397-06目前,世界上90%的天然氣主要用作制合成很高的活性及很好的抗積炭能力。 Friedle等氣。合成氣制備過(guò)程的設(shè)備和操作費(fèi)用約占總開(kāi)發(fā)的逆流換熱反應(yīng)器(CHXR)由3個(gè)同軸鋼管投資的50%~75%,因此改良造氣過(guò)程就成為降組成,天然氣和氧氣分別進(jìn)料,并與產(chǎn)物氣體進(jìn)低天然氣化工過(guò)程投資和生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。行逆流換熱,避免了爆炸反應(yīng)的發(fā)生。L等另一方面,降低天然氣的消耗也是降低過(guò)程能耗將氧分布器用于固定床反應(yīng)器內(nèi),大部分氧氣通的關(guān)鍵。合成氣制備方法主要包括水蒸氣重整,過(guò)氧分布器通入催化劑床層,一部分氧氣同甲部分氧化以及CO2重整。近年來(lái),主要從催化技烷、水蒸氣一同加人到反應(yīng)器內(nèi)減少了爆炸反術(shù)、反應(yīng)工藝和工程等多方面對(duì)以上方法進(jìn)行組應(yīng)發(fā)生的幾率,可解決催化劑床層進(jìn)口的高溫?zé)崾降穆?lián)合重整工藝,具有代表性的有:部分氧化全為合,通過(guò)能量的耦合和綜合利用,開(kāi)發(fā)出多種形點(diǎn)問(wèn)題有利于催化劑的穩(wěn)定性及操作的安聯(lián)合CO2重整2,部分氧化聯(lián)合水蒸氣重中國(guó)石油大學(xué)(北京)對(duì)天然氣催化部分氧整(自熱重整)"“,部分氧化聯(lián)合水蒸氣和CO2化制合成氣過(guò)程進(jìn)行了多年的研究,但大都是重整(三重整)(,催化部分氧化等在小試裝置上進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)裝置規(guī)模小,反應(yīng)物催化部分氧化屬輕微的放熱過(guò)程,且產(chǎn)物合的量比較少,氧化反應(yīng)區(qū)放出的熱量及重整反應(yīng)區(qū)吸收的熱量都很少,即使在氧化反應(yīng)區(qū)出現(xiàn)高成氣H2/CO(摩爾比)為2,適用于生產(chǎn)甲醇及溫?zé)狳c(diǎn),也會(huì)很容易被消除,重整反應(yīng)區(qū)出現(xiàn)低F-T合成等反應(yīng),被認(rèn)為是最有前途的工藝過(guò)溫冷點(diǎn)也很容易通過(guò)外部供給熱量進(jìn)行補(bǔ)充。程”0)。但該過(guò)程存在床層高溫?zé)狳c(diǎn)積炭及系但是,氧化反應(yīng)速率快,而重整反應(yīng)速率比較慢,統(tǒng)安全等問(wèn)題。目前,解決這些問(wèn)題的反應(yīng)器及在中試放大的過(guò)程中,熱量的移除與供給以及原催化劑已有報(bào)道。 Athina等1開(kāi)發(fā)的熱整體壁式反應(yīng)器( HIWAR)通過(guò)管壁將熱量從燃燒區(qū)迅速傳遞至重整區(qū)以降低高溫?zé)狳c(diǎn)。Mei等2開(kāi)收稿日期中國(guó)煤化工6-1發(fā)的Ni/Ce02-ZO2-Al2O3催化劑由于具有較基金項(xiàng)目CNMHG1號(hào):20776156。作者簡(jiǎn)介:莊志國(guó)(1983-),男,河北唐山人,碩士研究生大的比表面積和較好的NiO分散度,因此表現(xiàn)出從事煉化工程設(shè)計(jì)工作。石化技術(shù)與應(yīng)用第31卷料氣的混合就成了工程上急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本工作通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算以及中試試驗(yàn),考察了原料氣的進(jìn)料方式、預(yù)熱溫度以及放熱氧化反應(yīng)與吸熱重整反應(yīng)的能量耦合等對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響。開(kāi)發(fā)出適于天然氣催化部分氧化制合成氣的熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置,該裝置可使反00012001400160018002000應(yīng)器內(nèi)的溫度分布更加均勻,能量利用更加合反應(yīng)溫度壓K理,而且可以得到較高的甲烷轉(zhuǎn)化率及合成氣收反應(yīng)壓力/MPa:-0.1;△-2.0;0-5.0率,具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。圖1不同壓力下反應(yīng)溫度與Co收率的關(guān)系1熱力學(xué)計(jì)算1.3不同預(yù)熱溫度下的模擬計(jì)算1.1相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式在幾乎絕熱的反應(yīng)條件下,后續(xù)反應(yīng)溫度的(1)反應(yīng)物i的轉(zhuǎn)化率(X):高低與原料氣的預(yù)熱溫度有關(guān)。選擇Gibs型反應(yīng)器,物性方法為PR-BM,操作壓力為原料氣進(jìn)料比O2/CH4為0.5,熱損失率取5%,式中:F,m為反應(yīng)物i的進(jìn)料流率;Fc為反應(yīng)物在不同預(yù)熱溫度下利用 Aspen plus軟件進(jìn)行了i的出口流率,單位mo/h模擬計(jì)算,結(jié)果示于圖2。(2)原子i對(duì)產(chǎn)物j的選擇性(S)式中:,為產(chǎn)物j中原子i的化學(xué)計(jì)量數(shù);∑,,為所有產(chǎn)物k中原子i的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和(3)產(chǎn)物j的收率(Y)L240Yi =xsis1.2不同壓力下的模擬計(jì)算預(yù)熱溫度K天然氣催化部分氧化制合成氣過(guò)程發(fā)生的圖2預(yù)熱溫度對(duì)產(chǎn)物出口溫度的影響主要反應(yīng)如下10:2CH4+O2=2C0+4H2(4)由圖2可見(jiàn),預(yù)熱溫度越高,反應(yīng)產(chǎn)物溫度由式(4)可見(jiàn),低壓對(duì)制合成氣反應(yīng)更有利。就越高,當(dāng)預(yù)熱溫度為773K時(shí),產(chǎn)物溫度才能但是,合成氣的下游反應(yīng)過(guò)程都是在高壓下操作達(dá)到1273K的,而且天然氣也是通過(guò)高壓管道進(jìn)行輸送的,1.4預(yù)熱溫度的確定為了使合成氣制備過(guò)程更加經(jīng)濟(jì),就要求這一過(guò)預(yù)熱溫度并不是越高越好,它的高低除了應(yīng)程必須在高壓(大于2MPa)下進(jìn)行。保證后續(xù)反應(yīng)達(dá)到預(yù)定的反應(yīng)溫度之外,還應(yīng)考選擇Gbbs型反應(yīng)器,物性方法為PR-BM,慮到在過(guò)高的預(yù)熱溫度下將會(huì)發(fā)生不希望的甲原料氣進(jìn)料比O2/CH4(摩爾比,下同)為0.5,不烷裂解反應(yīng)。因此,在確定預(yù)熱溫度之前,需考計(jì)熱量損失,在不同壓力下利用 Aspen plus軟察溫度對(duì)甲烷裂解反應(yīng)的影響。在常壓下測(cè)試件16進(jìn)行了模擬計(jì)算,結(jié)果示于圖1?？梢?jiàn),無(wú)了甲烷的裂解溫度,結(jié)果示于圖3。可見(jiàn),常壓下論是在常壓還是在高壓下,隨著反應(yīng)溫度的升甲烷在873K開(kāi)始發(fā)生裂解,即使到1000K時(shí)高,CO收率均增大;但常壓下,當(dāng)反應(yīng)溫度為裂解也并不明顯,這一結(jié)果同Alan等的實(shí)驗(yàn)1100K時(shí),CO收率就可達(dá)到92%;在2MPa下,結(jié)果基本吻合而加壓不利干甲烷裂解的發(fā)反應(yīng)溫度需高于1273K時(shí),才能得到大于80%生。此外中國(guó)煤化工應(yīng)溫度就會(huì)的CO收率;而在5MPa下,要達(dá)到大于80%的高于重整催CNMH催化劑活性CO收率,反應(yīng)溫度則需高于1350K組分的燒結(jié),對(duì)噴嘴及反應(yīng)器材質(zhì)的要求也就更第5期莊志國(guó)等.天然氣催化部分氧化制合成氣工藝模擬及中試放大399高。因此,在高壓條件下,預(yù)熱溫度應(yīng)控制在773~923K為宜。求哥10020軸向距離無(wú)噴嘴;Δ一有噴嘴;一一理論值70080090010001100圖6反應(yīng)器徑向0.5r處不同軸向位置O2/CH4圖3常壓下溫度對(duì)甲烷裂解反應(yīng)的影響由圖5和圖6可見(jiàn),采用噴嘴的反應(yīng)器內(nèi)徑向、軸向不同位置處CH4和O2的混合比較均勻,2進(jìn)料方式的考察氧碳摩爾比非常接近理論值;而在未采用噴嘴的采用雙流道外混合型噴嘴進(jìn)料即將原料氣反應(yīng)器內(nèi),原料的混合非常不均勻。因此采用通過(guò)噴嘴的各流道分別噴人至反應(yīng)器內(nèi),以實(shí)現(xiàn)噴嘴可以將原料氣快速均勻地噴入到反應(yīng)器內(nèi),快速均勻混合。為了考察雙流道外混合型噴嘴進(jìn)而利于合成氣的制備。的效果,進(jìn)行了冷態(tài)下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。所用裝置高為500mm,直徑為50mm,連接有取樣管和排氣3能量的耦合管,如圖4所示。常溫常壓下,通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)將3,1熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置一定量的O2,CH4(二者摩爾比為0.6)通入至反應(yīng)合成氣制備過(guò)程包括放熱的氧化反應(yīng)和吸器中采用氣相色譜對(duì)反應(yīng)器內(nèi)不同徑向和軸向位熱的重整反應(yīng)。氧化反應(yīng)可以放出大量的熱量,置處進(jìn)行在線檢測(cè)然后通過(guò) AnaStas色譜工作站而重整反應(yīng)又需要很大的熱量如果放出的熱量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理,結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。不加以利用,不僅會(huì)造成能量的浪費(fèi),而且還會(huì)放空色譜增加合成氣的制備成本,需消耗許多資源為重整反應(yīng)提供能量。鑒于此,本工作開(kāi)發(fā)了一種熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置,如圖7所示。排氣管天然氣合成氣氧氣采樣管采樣管換熱區(qū)耐高壓金屬外殼0. CHO, CH(a)有噴嘴b)無(wú)噴嘴進(jìn)料噴嘴圖4進(jìn)料方式對(duì)比實(shí)驗(yàn)用裝置示意1.25氧化區(qū)重整區(qū)內(nèi)管保溫層0.25100200300軸向距離/mm中國(guó)煤化工◎一無(wú)噴嘴;Δ一有噴嘴;一一理論值CNMHG圖5反應(yīng)器中心處不同軸向位置O2CH由圖7可見(jiàn),該反應(yīng)裝置主要采用同心式結(jié)400石化技術(shù)與應(yīng)用第31卷構(gòu),氧化區(qū)位于內(nèi)管內(nèi),重整區(qū)位于內(nèi)外管間隙,所容許的反應(yīng)溫度。實(shí)現(xiàn)氧化區(qū)和重整區(qū)熱量外管外是保溫層,使裝置處于近似絕熱的狀態(tài)。耦合的關(guān)鍵就是控制氧化區(qū)合成氣的生成比例。裝置的上部設(shè)置有原料氣與合成氣的逆流換熱熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置在氧化區(qū)設(shè)置區(qū),便于原料氣的預(yù)熱與合成氣的降溫。預(yù)熱后導(dǎo)流陶瓷和耐高溫部分氧化催化劑。導(dǎo)流陶的原料氣通過(guò)設(shè)置在換熱區(qū)底部的雙流道外混瓷的作用主要是增強(qiáng)反應(yīng)物快速均勻混合,消除合型噴嘴噴入到氧化區(qū)。氧化區(qū)裝填有導(dǎo)流陶床層高溫?zé)狳c(diǎn),緩解積炭的產(chǎn)生。部分氧化催化瓷和耐高溫催化部分氧化催化劑,重整區(qū)裝填有劑主要是加快反應(yīng)速率,增加合成氣生成比例,耐高溫重整催化劑。隨著合成氣生成比例的增加既可降低物料溫度,熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置將放熱的氧化解決后續(xù)重整催化劑對(duì)反應(yīng)溫度的限制,又保證反應(yīng)和吸熱的重整反應(yīng)進(jìn)行耦合,將需要預(yù)熱的了重整反應(yīng)溫度維持在1273K以上原料氣預(yù)熱部分與需要快速降溫的產(chǎn)物合成氣3.3預(yù)熱與產(chǎn)物降溫的耦合部分進(jìn)行耦合,達(dá)到基本不需要外部供給熱量,重整區(qū)出口的合成氣溫度高達(dá)1173反應(yīng)能自熱進(jìn)行的目的,實(shí)現(xiàn)了能量的優(yōu)化1273K,如此高的溫度不僅不適合于下游F-T利用。合成反應(yīng),而且還會(huì)導(dǎo)致合成氣生成CH4的逆反3.2氧化反應(yīng)與重整反應(yīng)的耦合應(yīng)的發(fā)生。熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置在上部從甲烷氧化制合成氣的反應(yīng)過(guò)程可知,在甲設(shè)置了換熱區(qū),同時(shí)為了使產(chǎn)物合成氣快速降烷氧化產(chǎn)物進(jìn)入重整催化劑裝填區(qū)之前,可通過(guò)溫,原料氣能夠預(yù)熱到773K以上,其天然氣和采取增大參加部分氧化反應(yīng)的甲烷比例、提高重O2進(jìn)氣管都釆用蛇形管以增大換熱面積。整反應(yīng)速率、或減少參加燃燒反應(yīng)的甲烷比例等采用 Aspen plus軟件對(duì)換熱情況進(jìn)行了模措施降低產(chǎn)物溫度,并且減少后續(xù)重整反應(yīng)對(duì)熱擬計(jì)算,計(jì)算條件為:選用 Heat X型換熱器,物性量的需求。方法為PR-BM,原料氣進(jìn)料比O2/CH4為0.5今選取 Stoichiometric型反應(yīng)器,物性方法為cH進(jìn)料量為1m/h,原料氣進(jìn)料溫度為298K,BM,預(yù)熱溫度為873K操作壓力為2MPa,壓力為2.5MPa,預(yù)熱后溫度設(shè)為873K,出口氣原料氣進(jìn)料比O2/CH4為05,設(shè)定O2在氧化區(qū)體為CO和H2,二者摩爾比為2(H2/C0),即假完全消耗,CH完全氧化反應(yīng)生成CO2和H2O,設(shè)原料氣全部反應(yīng)生成合成氣,合成氣進(jìn)入換熱CH4部分氧化反應(yīng)生成CO和H2,熱損失率取器溫度為1173K,壓力為2MPa。計(jì)算結(jié)果表5%,利用 Aspen plus軟件模擬計(jì)算氧化區(qū)合成明,合成氣經(jīng)換熱后的溫度為751K,1m3/h的氣的生成比例(參加部分氧化反應(yīng)的甲烷比例)CH,流量所需換熱面積為0.6m2。對(duì)氧化產(chǎn)物溫度的影響,結(jié)果示于圖8。20004天然氣催化部分氧化制合成氣中試試驗(yàn)4.1工藝流程天然氣催化部分氧化制合成氣的中試裝置1600工藝流程示于圖9,其中反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)除預(yù)熱部分外與圖7相同。天然氣為民用天然氣,O2為工業(yè)級(jí)純氧。天然氣和O2分別先經(jīng)減壓閥后經(jīng)質(zhì)合成氣的生成比例%量流量計(jì),通過(guò)計(jì)量后進(jìn)入原料氣預(yù)熱裝置。預(yù)圖8甲烷發(fā)生部分氧化反應(yīng)的比例與物料溫度的關(guān)系熱溫度通過(guò)調(diào)節(jié)加熱器控制在約773K,經(jīng)預(yù)熱后的原料氣通過(guò)噴嘴進(jìn)入反應(yīng)器。氧化區(qū)內(nèi)設(shè)由圖8可見(jiàn),在2MPa壓力下,當(dāng)CH部分置有導(dǎo)流陶瓷以溫催化部分氧化催化劑氧化比例從50%增大到90%時(shí),物料溫度從原料氣在此中國(guó)煤化工然氣和氧化1938K降至1286K。這表明當(dāng)合成氣生成比例產(chǎn)物一起進(jìn)CNMHG的作用下發(fā)達(dá)到一定程度時(shí),物料溫度就能降到重整催化劑生重整反應(yīng)。生成的合成氣通過(guò)排氣管排出,然第5期莊志國(guó)等.天然氣催化部分氧化制合成氣工藝模擬及中試放大401后經(jīng)過(guò)冷凝器冷卻后通入色譜進(jìn)行在線檢測(cè)。重整區(qū)補(bǔ)給一部分熱量,這就導(dǎo)致重整區(qū)出現(xiàn)試驗(yàn)中,儲(chǔ)氣罐中的天然氣經(jīng)過(guò)減壓閥穩(wěn)定到所1個(gè)小峰值。重整區(qū)溫度基本可以維持在需的壓力,一般應(yīng)高于反應(yīng)操作壓力0.1約1273K由圖10還可見(jiàn),空速越大,溫度越0.3MPa。反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力以及原料氣的流高,這是由于隨著空速的增加,大量的原料氣反量等參數(shù)可以通過(guò)以太網(wǎng)采集模塊實(shí)現(xiàn)電腦實(shí)應(yīng)后放出的熱量使反應(yīng)器內(nèi)溫度上升。重整區(qū)時(shí)數(shù)據(jù)采集。還出現(xiàn)了1個(gè)溫度較低的區(qū)域,是因?yàn)榇颂幇l(fā)生了強(qiáng)烈的重整反應(yīng),吸收了大量的熱量,且該區(qū)安全閥域離氧化反應(yīng)強(qiáng)烈區(qū)較遠(yuǎn)。另外,空速越小溫度壓力計(jì)算越低,一是因?yàn)榈涂账傧卵趸磻?yīng)放熱少,二是因?yàn)檩^長(zhǎng)的停留時(shí)間利于重整反應(yīng)的進(jìn)行。PT基于以太網(wǎng)的4.3進(jìn)料方式對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響F數(shù)據(jù)采集模塊在反應(yīng)壓力為2MPa,空速為4000h,原壓力線色譜料氣進(jìn)料比O2/CH為0.6,其他條件均相同的情預(yù)熱器合成氣況下,考察了進(jìn)料方式(采用或不采用噴嘴)對(duì)反減壓閥幾截止熱應(yīng)結(jié)果的影響,結(jié)果列于表1。流量計(jì)冷凝器表1采用不同進(jìn)料方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比%圖9天然氣催化部分氧化制合成氣中試工藝流程進(jìn)料方式XC有噴嘴88.610064.883.54.2空速對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的影響無(wú)噴嘴圖10示出了不同空速下反應(yīng)器氧化區(qū)與重整區(qū)不同位置的溫度分布情況。由表1可見(jiàn),采用噴嘴進(jìn)料時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化1600率、CO的收率及選擇性相對(duì)于無(wú)噴嘴時(shí)都有很大程度的提高,這是因?yàn)閲娮焓沟迷蠚饣旌细泳鶆?另外,由于對(duì)氧化反應(yīng)與重整反應(yīng)進(jìn)行氧化區(qū)重整區(qū)了能量耦合,提高了后續(xù)重整反應(yīng)的溫度,更加有利于生成目標(biāo)產(chǎn)物反應(yīng)的發(fā)生。但是,試驗(yàn)獲得的CH4的轉(zhuǎn)化率及CO選擇性還低于熱力學(xué)平200400600800100012001400反應(yīng)器的部位/mm衡水平,這主要是因?yàn)榉磻?yīng)器仍存在一些缺陷,空速/h1:O-2000·-40004-6000▲-7000;-8000導(dǎo)致原料氣混合尚未達(dá)到理想程度,有少量的積圖10不同空速下反應(yīng)器內(nèi)的溫度分布炭產(chǎn)生,進(jìn)而影響到重整催化性能。由圖10可見(jiàn),空速較小時(shí),在原料氣進(jìn)口處5結(jié)論會(huì)出現(xiàn)1個(gè)溫度峰值,而且空速為4000h時(shí)a.利用 Aspen plus軟件,選取 Gibbs型反應(yīng)的峰值要高于空速為2000h時(shí)的,這說(shuō)明原器物性方法為PR-BM,對(duì)天然氣催化部分氧化料氣噴入反應(yīng)器立即發(fā)生完全氧化反應(yīng)。而空制合成氣工藝的主要反應(yīng)進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算。速繼續(xù)增大后,溫度峰值卻恒定在1573K,這是結(jié)果表明,在2MPa的壓力下,反應(yīng)溫度需要高因?yàn)樗脽犭娕甲畲鬁y(cè)量溫度為1573K。之后于1273K才能使合成氣收率大于80%,即加壓由于反應(yīng)器裝填了導(dǎo)流陶瓷和耐高溫催化部分將要求更高的反應(yīng)溫度才能保證較高的甲烷轉(zhuǎn)氧化催化劑,有利于部分氧化反應(yīng)的發(fā)生,溫度化率及合成逐漸降低,直到重整催化劑容許的反應(yīng)溫度后開(kāi)b.在中國(guó)煤化工氣預(yù)熱到始發(fā)生重整反應(yīng)。不僅物料可以攜帶一部分熱773K以上CNMH溫度,但預(yù)量,熱量耦合型反應(yīng)器通過(guò)間壁的傳遞也可以為熱溫度太高,會(huì)造成甲烷裂解,較適宜的預(yù)熱溫402石化技術(shù)與應(yīng)用第31卷度為773~923K。[11]Athina P, Xenophon E, Verykios. An advanced reactor configura通過(guò)中試試驗(yàn)及CFD模擬,考察了進(jìn)料tion for the partial oxidation of methane to synthesis gas[ J].Ca-方式對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響。結(jié)果表明,采用雙流道talysis Today,2000,60(1):63-71[12]Mei Dajiang, Chen Yaoqiang, Zhong Junbo, et al. Catalytic par-外混合型噴嘴進(jìn)料不僅可使2種氣體均勻地混tial oxidation of methane over Ni/Ce02-ZH02-AL2O,[J1合,還可使原料氣以較高的速度噴入至反應(yīng)器Journal of Rare Earths, 2007, 25(3 ): 311-315內(nèi),使其快速均勻混合。[13]Friedle U, Veser G. A counter-current heat-exchange reactord.開(kāi)發(fā)出適于天然氣催化部分氧化制合成for high temperaturering Science, 1999, 54( 10)氣工業(yè)過(guò)程的熱量耦合型固定床反應(yīng)裝置,通過(guò)325-1332特殊的結(jié)構(gòu)及催化劑裝填方式達(dá)到氧化反應(yīng)與[14]Liu Shuhong Li Wenzhao, Wang Yuzhong, et al. Catalytic partial重整反應(yīng)之間的能量耦合,實(shí)現(xiàn)原料氣與產(chǎn)物氣oxidation of methane to syngas in a fixed-bed reactor with an之間的快速換熱。O2-distributor: The axial temperature profile and species profilestudy J]. 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When full-rangeysis gasoline hydrogenation unit of Liaoyang Petro- naphtha was used, the temperature could reach up tochemical Company, PetroChina, were introduced, in- 135 C, that fell in a controllable range. At the initialcluding the reduction, vulcanization and loading stage, the inlet temperature of reactor was lower, alsomethods of catalyst, and the causes of temperature the outlet temperature and the average bed temperarunaway in sulfurization process were analyzed, andture both were lower, and the maleic acid value oftheproduce less than 10 mg/g.showed that the catalyst LY-2008 was characterized by its strong initial activity and aromatic - hyKey words: gasoline hydrogenation; first- stageIrogenating activity. When the second-stage -hy- hydrogenation catalyst; catalyst reduction; catalystdrogenated pyrolysis gasoline with high aromatic vulcanization; bed temperature rise; sulfurization oilcontent was used as sulfurization oil, a high and rap-industrial application(上接第402頁(yè)P(yáng)rocess simulation and pilot-plant study on catalyticpartial oxidation of natural gas to syngasZHUANG Zhi-guo, DONG Zhen, WEI Wei-sheng, XU Jian(1. Jinzhou Design Institute of Northeast Refining Chemical Engineering Co Ltd, CNPC, Jinzhou 121001China; 2. The Key Laboratory of Catalysis of CNPC, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)Abstract: Engineering issues for catalytic partialded to be preheated to a temperature within theoxidation of natural gas to syngas were studied in a range of 773-923K. A thermally coupled fixedpilot plant using Aspen plus software. The effects of bed reactor suitable for natural gas catalytic partialintroduction method of feed gases, preheating tem- oxidation process was developed, an external mixingperature of feeds and coupling of exothermic oxidanozzle with double channel was adopted in the pilottion reactions with endothermic reforming reactions unit, and this consideration was proved to be feasibleon the reaction process were investigated through based on thermodynamic calculation and experimensimulation and experiment. The thermodynamic calal validationsculation results showed that at a pressure of2.0 MPa, the reaction temperature should reach at中國(guó)煤化工 artial oxidaleast 1 273 K in order to obtain a yield of CO higher tion; synthesiCNMHGCent: thermalthan 80%. To reach such a high reaction tempera- ly coupliture under adiabatic conditions, the feed gases nee- culation; Aspen plus software