化工工艺学：化工工艺总结

化工过程的主要效率指标化工过程的主要效率指标 转化率、选择性和收率（产率）转化率、选择性和收率（产率） 化工总过程的核心是化学反应，提高反应的转化率、选化工总过程的核心是化学反应，提高反应的转化率、选择性和产率是提高化工过程效率的关键。择性和产率是提高化工过程效率的关键。 转化率转化率该反应物的起始量某一反应物的转化量X收率的定义 为： （3 3）选择性（）选择性（selectivityselectivity）选择性系指体系中转化成选择性系指体系中转化成目的产物目的产物的某反应物量与的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。参加所有反应而转化的该反应物总量之比。石油炼制过程基本流程石油炼制过程基本流程 石油炼制过程：石油一次加工：预处理、常压蒸馏、减压蒸馏石油二次加工：延迟焦化、催化裂化、催化重整石油产品精制：化学精制、溶剂精制、吸附精制及加氢精制燃料燃料-化工型炼油厂加工流程化工型炼油厂加工流程 乙烯、丙烯系列产品见乙烯、丙烯系列产品见P191P191 C4C4系列主要产品见系列主要产品见P192P192 芳烃、乙炔系列产品见芳烃、乙炔系列产品见P193P193 天然气化工：见天然气化工：见P249P249合合 成成 氨氨。合成氨的主要生产过程：合成氨的主要生产过程：(1) (1) 造气：造气： 用煤或原油、天然气作原料，制备含氮、用煤或原油、天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。氢气的原料气。(2) (2) 净化：净化： 将原料气中的杂质将原料气中的杂质COCO、COCO2 2、S S等脱除到等脱除到ppmppm级。级。(3)(3)压缩和合成：压缩和合成： 合成氨需要高温、高压，净化后的合合成氨需要高温、高压，净化后的合成气原料气必须经过压缩，在高温下，经催化剂的作成气原料气必须经过压缩，在高温下，经催化剂的作用，才能顺利地在合成塔内反应生成氨。用，才能顺利地在合成塔内反应生成氨。其主要过程如图其主要过程如图1.11.1。合成氨的基本过程合成氨的基本过程在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应：在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应： CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) （1） CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) （2）主要的副反应有主要的副反应有 CH4(g) = C (s) + 2H2(g) （3） 2CO(g) = CO2(g) + C(s) （4） CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g) （5）以天然气为原料制备氢气以天然气为原料制备氢气独立反应数的确定 一般说来，独立反应数等于反应系统中所有的一般说来，独立反应数等于反应系统中所有的物质数减去形成这些物质的元素数。物质数减去形成这些物质的元素数。 有炭黑时，独立反应数为有炭黑时，独立反应数为3 3。 没有炭黑时，只选用两个独立反应。没有炭黑时，只选用两个独立反应。kJHHCOOHCOkJHHCOOHCH19.4129.206302982220298224利用上二式可求出利用上二式可求出x,yx,y, ,从而得出各组分的浓度。从而得出各组分的浓度。220301)2)()()/()3)(xnnyxnxnppyxyxKwmwmp)()3(02yxnyxyxyKwp 设进料中甲烷和蒸汽的量分别为设进料中甲烷和蒸汽的量分别为n nm m，n nw w，反应，反应1 1中甲中甲烷消耗量为烷消耗量为x x，反应，反应2 2中中COCO消耗量为消耗量为y y，则可得出两，则可得出两平衡常数与各物质量的关系平衡常数与各物质量的关系平衡组成的计算平衡组成的计算假定：无炭黑析出转化温度系统压力；原料气中的水碳比已知条件：TPCHOHmm)(42 计算基准：计算基准：1 1mol CHmol CH4 4 在甲烷转化反应达到平衡时，设在甲烷转化反应达到平衡时，设x x为转化了的甲烷为转化了的甲烷摩尔数，摩尔数，y y为变换了的一氧化碳摩尔数。为变换了的一氧化碳摩尔数。气体在反应后各组分的平衡分压气体在反应后各组分的平衡分压影响甲烷蒸汽转化平衡组成的因素影响甲烷蒸汽转化平衡组成的因素1.1.水碳比的影响（水碳比的影响（原料气中水蒸气对甲烷的摩尔比原料气中水蒸气对甲烷的摩尔比） 水碳比越高，甲烷平衡含量越低，即转化越高水碳比越高，甲烷平衡含量越低，即转化越高 2.温度的影响温度的影响 反应为吸热反应，温度增加，甲烷平衡含量下降反应为吸热反应，温度增加，甲烷平衡含量下降3.压力的影响反应为体积增大反应反应为体积增大反应，压力增大，平衡常数降低，平衡时，压力增大，平衡常数降低，平衡时甲烷含量增大甲烷含量增大总之，甲烷蒸汽转化在总之，甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下高温、高水碳比和低压下进行为好。进行为好。影响甲烷蒸汽转化反应速率的主要因素有温度、影响甲烷蒸汽转化反应速率的主要因素有温度、压力和组成压力和组成 (1) (1) 温度的影响温度的影响 因甲烷蒸汽转化是要吸热的，温度升高，反应速因甲烷蒸汽转化是要吸热的，温度升高，反应速率常数率常数k k增大，反应速率亦增大；增大，反应速率亦增大；(2) (2) 压力的影响压力的影响 总压增高，会使各组分的分压也增高，对反应总压增高，会使各组分的分压也增高，对反应初期的速率提高很有利。此外加压尚可使反应初期的速率提高很有利。此外加压尚可使反应体积减小。体积减小。 (3) (3) 组分的影响组分的影响 原料的组成由水碳比决定，原料的组成由水碳比决定，H H2 2O/CHO/CH4 4过高时，过高时，虽然水蒸气分压高，但甲烷分压过低，反应速虽然水蒸气分压高，但甲烷分压过低，反应速率不一定高；反之，率不一定高；反之，H H2 2O/CHO/CH4 4过低时，反应速过低时，反应速率也不会高。所以水碳比要适当。在反应初期率也不会高。所以水碳比要适当。在反应初期，反应物，反应物CHCH4 4和和H H2 2O O的浓度高，反应速率高。到的浓度高，反应速率高。到反应后期，反应物浓度下降，产物浓度增高，反应后期，反应物浓度下降，产物浓度增高，反应速率降低，需要提高温度来补偿。反应速率降低，需要提高温度来补偿。222224HCOOHCOH3COOHCH a.a.反应机理反应机理：在镍在镍催化剂表面催化剂表面甲烷和甲烷和水蒸汽水蒸汽解离成解离成次甲次甲基和原子态氧基和原子态氧，并，并在催化剂表面吸附在催化剂表面吸附与互相作用，最后与互相作用，最后生成生成COCO、COCO2 2和和H H2 2。 222222224COOCOHO)g(OHCOCOH2CO)g(OHCHHCHCH1.2.2 1.2.2 甲烷蒸汽转化反应的动力学分析甲烷蒸汽转化反应的动力学分析 1.2.3 过程析碳处理过程析碳处理 碳黑生成后主要有以下几点不利：碳黑生成后主要有以下几点不利： 覆盖在催化剂表面堵塞微孔，降低催化剂活性覆盖在催化剂表面堵塞微孔，降低催化剂活性 堵塞反应管道增大压降、影响传热、使局部区堵塞反应管道增大压降、影响传热、使局部区域高温损坏催化剂。域高温损坏催化剂。 增大反应阻力。增大反应阻力。析碳的热力学分析析碳的热力学分析从热力学分析，三个析碳反应从热力学分析，三个析碳反应 CH4(g) = C (s) + 2H2(g) (3) 2CO(g) = CO2(g) + C(s) (4) CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g) (5)42203CHHpppK2042COCOpppK2205HCOOHppppK只要满足下列条件就可避免析碳只要满足下列条件就可避免析碳03242pCHHKpp0422pCOCOKpp0522pHCOOHKppppp为实际分压为实际分压避免析碳的措施避免析碳的措施 应适当提高水蒸气用量应适当提高水蒸气用量 选择适宜的催化剂，并保持良好活性选择适宜的催化剂，并保持良好活性 控制原料的预热温度不要太高控制原料的预热温度不要太高 析碳常出现在距离反应管进口析碳常出现在距离反应管进口3040%3040%的一段，这是由的一段，这是由于该段甲烷浓度和温度较高，析碳反应速率大于脱碳于该段甲烷浓度和温度较高，析碳反应速率大于脱碳反应速率反应速率如何判断催化剂活性显著下降？如何判断催化剂活性显著下降？生产中，可由三个现象来判断：生产中，可由三个现象来判断：其一是反应器出口气中甲烷含量升高；其一是反应器出口气中甲烷含量升高；其二是出口处平衡温距增大。其二是出口处平衡温距增大。平衡温距为出口实际温度与平衡温距为出口实际温度与出口气体实际组成对应的平衡温度之差出口气体实际组成对应的平衡温度之差。催化剂活性下。催化剂活性下降时，出口甲烷含量升高，一氧化碳和氢含量降低，此降时，出口甲烷含量升高，一氧化碳和氢含量降低，此组成对应的平衡常数减小，故平衡温度降低，平衡温距组成对应的平衡常数减小，故平衡温度降低，平衡温距增大。催化剂活性越低，平衡温距则越大；增大。催化剂活性越低，平衡温距则越大；其三是出现其三是出现“红管红管”现象。因为反应是吸热的，活性降低现象。因为反应是吸热的，活性降低则吸热减少，而管外供热未变，多余热量将管壁烧得通则吸热减少，而管外供热未变，多余热量将管壁烧得通红。红。二段转化炉内的化学反应二段转化炉内的化学反应氢气与氧气的燃烧反应氢气与氧气的燃烧反应 H H2 2+O+O2 2=H=H2 2O O（g g） -483.99kJ/mol -483.99kJ/mol 反应放出的热量迅速提高炉内的转化温度，使温度高反应放出的热量迅速提高炉内的转化温度，使温度高达达12001200以上以上 在催化剂床层进行甲烷的蒸汽转化反应和一氧化碳变换反在催化剂床层进行甲烷的蒸汽转化反应和一氧化碳变换反应应 CHCH4 4(g) + H(g) + H2 2O(g) =CO(g) + 3HO(g) =CO(g) + 3H2 2(g(g) 206.29kJ/mol CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) -41.19 kJ/mol 1.3 原料气的净化原料气的净化1.3.1 原料气的脱硫原料气的脱硫脱硫方法很多，主要可分为干法脱硫和湿法脱硫脱硫方法很多，主要可分为干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫干法脱硫是用固体吸收剂吸收原料气中的硫化物，是用固体吸收剂吸收原料气中的硫化物，一般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高，标准一般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高，标准状态下在状态下在3-5g/m3-5g/m3 3才适用。才适用。主要有氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性主要有氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等。碳法等。无论哪种方法生产的原料气都含有一氧化碳、二无论哪种方法生产的原料气都含有一氧化碳、二氧化碳、硫化物氧化碳、硫化物Z n O ( s ) + HZ n O ( s ) + H2 2S ( g ) = Z n S ( s ) + HS ( g ) = Z n S ( s ) + H2 2O ( g ) O ( g ) Z n O ( s ) + CZ n O ( s ) + C2 2H H5 5S H ( g ) = Z n S ( s ) + CS H ( g ) = Z n S ( s ) + C2 2H H5 5O H ( g ) O H ( g ) ZnO(s)+ CZnO(s)+ C2 2H H5 5SH(g)= ZnS(s)+CSH(g)= ZnS(s)+C2 2H H4 4(g)+H(g)+H2 2O(g) O(g) 若原料气中有氢存在，有机硫化物先转化成硫化氢，若原料气中有氢存在，有机硫化物先转化成硫化氢，再与氧化锌反应：再与氧化锌反应： CSCS2 2+4H+4H2 2=2H=2H2 2S+CHS+CH4 4 COS+HCOS+H2 2=H=H2 2S+COS+CO氧化锌与硫化氢的反应为放热反应，温度上升，平衡常数氧化锌与硫化氢的反应为放热反应，温度上升，平衡常数下降。所以低温对反应有利。下降。所以低温对反应有利。 氧化锌脱硫性能的好坏用氧化锌脱硫性能的好坏用硫容量硫容量表示。所谓表示。所谓硫容量硫容量就是每单位质量氧化锌能吸收就是每单位质量氧化锌能吸收H H2 2S S的量。的量。 硫容值越大，氧化锌脱硫性能越好硫容值越大，氧化锌脱硫性能越好 结论：温度上升，硫容增加；空速增加，硫容降低。结论：温度上升，硫容增加；空速增加，硫容降低。脱硫性能指标脱硫性能指标 用过的氧化锌不能再生，因此适用微量脱硫，当硫用过的氧化锌不能再生，因此适用微量脱硫，当硫含量较高时，常与湿法或其他干法脱硫配合使用含量较高时，常与湿法或其他干法脱硫配合使用钴钴- -钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而减少蒸钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃，从而减少蒸汽转化工序析碳的可能。汽转化工序析碳的可能。钴钴- -钼加氢催化剂以氧化铝为载体，由氧化钴和氧化钼组成。钼加氢催化剂以氧化铝为载体，由氧化钴和氧化钼组成。要经硫化后才能呈现活性，经硫化后活性组分为要经硫化后才能呈现活性，经硫化后活性组分为MoSMoS2 2，CoCo9 9S S8 8也是活性成份。也是活性成份。2. 2. 钴钴- -钼加氢脱硫法钼加氢脱硫法催化反应机理催化反应机理:通常认为通常认为MoSMoS2 2提供催化活性，而提供催化活性，而CoCo9 9S S8 8主要是保持主要是保持MoSMoS2 2具有活具有活性的微晶结构，以阻止产生性的微晶结构，以阻止产生MoSMoS2 2活性衰退的微晶集聚过程活性衰退的微晶集聚过程。钴钴- -钼加氢催化剂上，有机硫加氢分解的主要反应如下：钼加氢催化剂上，有机硫加氢分解的主要反应如下： RCHRCH2 2SH+HSH+H2 2=RCH=RCH3 3 + H + H2 2S S RCH RCH2 2-S-CH-S-CH2 2R R +2H+2H2 2=RCH=RCH3 3 + R + R CHCH3 3 +H +H2 2S S RCH RCH2 2S-SCHS-SCH2 2R R +3H+3H2 2=RCH=RCH3 3 + R + R CHCH3 3 +2H +2H2 2S S有机硫加氢分解反应是放热反应有机硫加氢分解反应是放热反应，平衡常数随温度的升高而，平衡常数随温度的升高而降低。工业上操作温度在降低。工业上操作温度在300-400300-400范围内，平衡常数值还很范围内，平衡常数值还很大，因此，此条件下有机硫的加氢分解反应比较完全。大，因此，此条件下有机硫的加氢分解反应比较完全。湿法脱硫湿法脱硫湿法脱硫一般适用于含湿法脱硫一般适用于含S S量较大的场合。湿法脱硫可分为化学量较大的场合。湿法脱硫可分为化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法化学吸收法化学吸收法：以：以弱碱性吸收剂弱碱性吸收剂吸收原料中的硫化氢，吸收液吸收原料中的硫化氢，吸收液（富液）在温度升高或降低时分解而释放出硫化氢，解吸（富液）在温度升高或降低时分解而释放出硫化氢，解吸后的吸收液（贫液）循环使用。如一乙醇胺法、二异丙醇后的吸收液（贫液）循环使用。如一乙醇胺法、二异丙醇胺法、胺法、改良改良ADAADA法法( (改良蒽醌二磺酸法改良蒽醌二磺酸法) ) 。物理吸收法物理吸收法：用溶剂选择性地溶解原料气中的硫化氢，在压：用溶剂选择性地溶解原料气中的硫化氢，在压力降低时释放出硫化氢，溶剂可再循环利用。如聚乙二醇力降低时释放出硫化氢，溶剂可再循环利用。如聚乙二醇二甲醚法。二甲醚法。化学物理综合吸收法化学物理综合吸收法：将化学、物理两种吸收方法结合起来。：将化学、物理两种吸收方法结合起来。如环丁砜法。如环丁砜法。改良改良ADA法法(改良蒽醌二磺酸法改良蒽醌二磺酸法)：1. 反应原理反应原理 在脱硫塔中进行的反应为在脱硫塔中进行的反应为 NaNa2 2COCO3 3 +H +H2 2S =NaHS+NaHCOS =NaHS+NaHCO3 3 硫氢化物再与偏钒酸钠反应，生成还原性焦性偏钒酸硫氢化物再与偏钒酸钠反应，生成还原性焦性偏钒酸盐，析出元素硫盐，析出元素硫 NaHS +4NaVONaHS +4NaVO3 3 +H +H2 2O =NaO =Na2 2V V4 4O O9 9+4NaOH+2S+4NaOH+2S 氧化态氧化态ADAADA氧化焦性偏钒酸钠生成还原态的氧化焦性偏钒酸钠生成还原态的ADAADA和偏钒和偏钒酸盐酸盐NaNa2 2V V4 4O O9 9 + 2ADA( + 2ADA(氧化态氧化态)+2NaOH +H)+2NaOH +H2 2O = 4NaVOO = 4NaVO3 3 +2ADA( +2ADA(还还原态原态) )在再生塔中的反应为：在再生塔中的反应为：2ADA(还原态还原态)+O2=2ADA(氧化态氧化态)+2H2O当气体中含有二氧化碳、氰化氢和氧时，会发生副反应，当气体中含有二氧化碳、氰化氢和氧时，会发生副反应，生成生成NaCNS和和Na2SO4等：等：2NaHS+2O2=Na2S2O3+H2ONa2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3Na2CO3+2HCN=2NaCN+H2O+CO2NaCN+S=NaCNS2NaCNS+5O2=Na2SO4+2CO2+SO2+N2所以，一定要防止硫以硫化氢钠形式进入再生塔所以，一定要防止硫以硫化氢钠形式进入再生塔一般固体燃料气化制得的水煤气中一般固体燃料气化制得的水煤气中COCO的体积分数为的体积分数为35-37%35-37%，半水煤气中，半水煤气中COCO的体积分数为的体积分数为25-34%25-34%，天然气蒸汽转化，天然气蒸汽转化制得的转化气中制得的转化气中COCO的体积分数为的体积分数为12-14%12-14%变换的作用是将原料气中的变换的作用是将原料气中的COCO变成变成COCO2 2和和H H2 2。H H2 2是合成氨需是合成氨需要的最重要成份。要的最重要成份。COCO、COCO2 2对氨的合成有害，后面工序还对氨的合成有害，后面工序还需将其除去。需将其除去。因此，因此，COCO变换过程既是原料气的净化过程，又是原料气制变换过程既是原料气的净化过程，又是原料气制造的继续。造的继续。1.3.2 一氧化碳变换一氧化碳变换工业中，工业中，CO变换是在有催化剂的条件下进行的，有高温变变换是在有催化剂的条件下进行的，有高温变换和低温变换两种换和低温变换两种高温（中温）变换高温（中温）变换：采用以：采用以Fe2O3为主体的催化剂，使用温为主体的催化剂，使用温度为度为350550。由于。由于CO变换反应是放热反应，温度过变换反应是放热反应，温度过高不利于高不利于CO的转换，仍有的转换，仍有3%左右的左右的CO剩余。剩余。低温变换低温变换：以：以CuO为催化剂，操作温度在为催化剂，操作温度在200-280 ，残余，残余CO降至降至0.3%。1.3.2.1 变换反应热力学变换反应热力学反应方程式反应方程式 CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)反应热反应热 kJ/mol 放热反应，所以温度上升，平衡常数下降。放热反应，所以温度上升，平衡常数下降。 OHCOHCOpppppK2220 19.410298H有了平衡常数。和初始浓度有了平衡常数。和初始浓度(注意实际生产中注意实际生产中4种物质均种物质均有初始浓度值有初始浓度值)，按平衡常数表达式容易计算出平衡组，按平衡常数表达式容易计算出平衡组成和转化率。成和转化率。1.3.2.4 变换过程工艺条件变换过程工艺条件1. 温度温度变换反应是变换反应是可逆可逆放热反应，存在反应最佳温度。从热力学上放热反应，存在反应最佳温度。从热力学上看，温度上升，平衡常数下降；但从动力学因素看，温度看，温度上升，平衡常数下降；但从动力学因素看，温度升高，反应速度增加。升高，反应速度增加。使变换率最大的温度为最佳温度使变换率最大的温度为最佳温度，从热力学和动力学关系求极值可得出从热力学和动力学关系求极值可得出式中式中T Te e为平衡温度，为平衡温度，E E1 1、E E2 2分别为正逆反应活化能。根据平分别为正逆反应活化能。根据平衡常数表达式，在一定初始浓度条件和转化率条件下，可衡常数表达式，在一定初始浓度条件和转化率条件下，可求出平衡温度，再由上式求出最佳温度。求出平衡温度，再由上式求出最佳温度。12120ln1EEEERTTTee 1.3.3 二氧化碳的脱除二氧化碳的脱除脱除脱除CO2的方法很多，可分类为物理吸收法、化学吸的方法很多，可分类为物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法等。收法和物理化学吸收法等。1.3.3.1 苯菲尔法脱碳（苯菲尔法脱碳（二乙醇胺热钾碱法）二乙醇胺热钾碱法）1. 基本原理基本原理主要化学反应为：主要化学反应为：CO2(g)CO2(aq)+K2CO3(aq)+H2O(aq)=2KHCO3(aq)为了提高反应速度和增加碳酸氢钾的溶解度，常为了提高反应速度和增加碳酸氢钾的溶解度，常采用较高温度采用较高温度(105130 C)，所以称为热钾碱法。，所以称为热钾碱法。甲烷化法脱一氧化碳甲烷化法脱一氧化碳基本原理：基本原理：使使CO加氢生成甲烷加氢生成甲烷CO+3H2=CH4+H2O同时同时CO2+4H2=CH4+2H2O还有可能存在副反应：还有可能存在副反应：2CO=C+CO2 Ni+4CO=Ni(CO)4甲烷化反应是强烈的放热反应，低温有利正反应。在甲烷化反应是强烈的放热反应，低温有利正反应。在200400范围内，范围内，CO和和CO2都趋向于生成甲烷，大于都趋向于生成甲烷，大于600 的范围，则逆反应易于进行。的范围，则逆反应易于进行。1.4 氨的合成氨的合成获得获得H2/N2约为约为3:1的原料气后，就要进行合成氨的最后一步的原料气后，就要进行合成氨的最后一步关键反应：氨的合成反应。关键反应：氨的合成反应。氨合成反应如下：氨合成反应如下： 1.5H2(g) + 0.5 N2(g) = NH3(g)反应特点：可逆、放热、体积缩小反应特点：可逆、放热、体积缩小依此选取适当的操作条件，促使平衡向合成氨方向移动。依此选取适当的操作条件，促使平衡向合成氨方向移动。实验平衡常数实验平衡常数Kp与温度、压力、组成都有关。与温度、压力、组成都有关。 KKppppKpNHNHNHNHf05 . 05 . 15 . 05 . 100223223 1.4.1.2 平衡氨含量平衡氨含量平衡氨含量（摩尔分数）即为反应的最大理论产量，通过计算平衡氨含量（摩尔分数）即为反应的最大理论产量，通过计算可以找出理论产量和实际产量的差距，指导生产选择最佳的可以找出理论产量和实际产量的差距，指导生产选择最佳的工艺条件。工艺条件。设进口氢氮比为设进口氢氮比为3 3，平衡混合气中，平衡混合气中NHNH3 3的平衡组成为的平衡组成为x xNH3NH3，惰性气，惰性气体组成为体组成为x xi i，则，则代入平衡常数表达式可得：代入平衡常数表达式可得：进气组成已知时，进气组成已知时，x xi i可确定。可确定。33NHNHPxp4/ )1 (3322iNHHHxxPPxp4/ )1 (322iNHNNxxPPxp002/325. 0)1 (33ppKxxxPiNHNH1.4.1.3 影响平衡氨含量的因素影响平衡氨含量的因素 1. 1. 氢氮比的影响氢氮比的影响 若氢氮比不为若氢氮比不为3, 3, 为为r r时，则平衡常数表达式为：时，则平衡常数表达式为： 温度、压力一定时，温度、压力一定时，KpKp为定值。平衡氨摩尔分数是为定值。平衡氨摩尔分数是r r的函的函数。其它条件不变，改变氢氮比使平衡氨含量最大的条数。其它条件不变，改变氢氮比使平衡氨含量最大的条件是：对上式求导，并令其为零件是：对上式求导，并令其为零, ,得得 解得解得 r r =3=3，即进料氢氮比为化学计量比时，平衡氨含量，即进料氢氮比为化学计量比时，平衡氨含量最大。但实际考虑到组分逸度系数，平衡氨含量不为最大。但实际考虑到组分逸度系数，平衡氨含量不为3 3。实际上在压力为实际上在压力为10100MPa10100MPa，氢氮比的适宜值为，氢氮比的适宜值为2.93.02.93.0。0)1()1(2)1(5 . 145 . 125 . 0 rrrrr0025 . 12/)1 ()1 (33pPKrrxxxpiNHNH 2. 惰性气体含量的影响惰性气体含量的影响 惰性气体（惰性气体（CHCH4 4、ArAr）含量的影响可用公式分析，由于）含量的影响可用公式分析，由于x xi i相相对很小，对很小， 化为化为 上式表明平衡氨摩尔分数随着上式表明平衡氨摩尔分数随着惰性气体体积分数惰性气体体积分数的增加而的增加而减少。减少。 仅从提高压力对氨合成反应有利来分析也知：仅从提高压力对氨合成反应有利来分析也知：增加惰性增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压气体含量相当于降低了反应物的分压，对平衡不利。，对平衡不利。00222/325. 0)1)(1()1 ()1 (3333333pPKxxxxxxxxxxxpiNHNHiNHiNHNHiNHNH2002)1 (/325. 0)1 (33ipNHNHxpPKxx 放空气量的物料衡算放空气量的物料衡算： 在合成氨反应中，由于惰性气体不参与反应，在循在合成氨反应中，由于惰性气体不参与反应，在循环过程中会越积越多，对提高平衡氨摩尔分数极为环过程中会越积越多，对提高平衡氨摩尔分数极为不利。不利。 在实际生产中，要放空一部分循环气体，使惰性气在实际生产中，要放空一部分循环气体，使惰性气体保持一定值。放空气量可通过物料衡算求出。体保持一定值。放空气量可通过物料衡算求出。 要确定一个合理的惰性气体含量范围，还需大量计要确定一个合理的惰性气体含量范围，还需大量计算，综合各种操作因素作图比较分析得出算，综合各种操作因素作图比较分析得出。1.4.2.2 反应机理与动力学方程反应机理与动力学方程目前较为普遍被接受的机理认为：目前较为普遍被接受的机理认为：首先是氮分子首先是氮分子扩散吸附到催化剂表面，离解为氮原子，然后扩散吸附到催化剂表面，离解为氮原子，然后与氢逐步生成与氢逐步生成NHNH、NHNH2 2、NHNH3 3氮在催化剂表面的吸附是合成氨反应中最慢的控氮在催化剂表面的吸附是合成氨反应中最慢的控制步骤，实验表明其吸附速度接近氨的合成速制步骤，实验表明其吸附速度接近氨的合成速度度 。 132223123322HNHNHHNppkpppkr由此机理导出的动力学方程为由此机理导出的动力学方程为 正反应速度正反应速度 逆反应速度逆反应速度式中式中k k1 1、k k2 2分别为正逆反应的速率常数，分别为正逆反应的速率常数， 为实为实验常数，与催化剂的性质和反应条件有关。工业验常数，与催化剂的性质和反应条件有关。工业条件下一般条件下一般 0.50.5。此时动力学方程变为此时动力学方程变为5 . 125 . 11233223HNHNHHNNHppkpppkr1.4.2.3 影响反应速率的因素影响反应速率的因素1. 空间速度空间速度空速增加，生产强度提高。空速增加，生产强度提高。生产强度生产强度：单位时间单位体积催化剂的产氨量。：单位时间单位体积催化剂的产氨量。氨分解基流量氨分解基流量n0：将含氨混合气折算成不含氨的氢氮气的流：将含氨混合气折算成不含氨的氢氮气的流量。量。 n0=n(1-yNH3+2yNH3)=n(1+yNH3)n1,n2分别为进出塔气体摩尔流量分别为进出塔气体摩尔流量y1,y2分别为进出塔气体的氨摩尔分数分别为进出塔气体的氨摩尔分数33333333333, 21, 2, 10, 1, 10, 2, 20, 11, 221)1)(1(11NHNHNHNHNHNHNHNHNHNHNHyynyyynyynyynynyna 产氨速率产氨速率2. 温度温度正如在变换反应所讨论的那样，温度对正逆反应速度均有影正如在变换反应所讨论的那样，温度对正逆反应速度均有影响，氨合成反应也存在一个最佳温度。响，氨合成反应也存在一个最佳温度。一定压力下，氨摩尔分数提高，相应的平衡温度和最适一定压力下，氨摩尔分数提高，相应的平衡温度和最适宜温度下降；惰性气体体积分数增高，对应于一定氨摩宜温度下降；惰性气体体积分数增高，对应于一定氨摩尔分数的平衡温度下降尔分数的平衡温度下降3. 压力压力从速度方程可看出，提高压力可使正反应速度增加大于逆反从速度方程可看出，提高压力可使正反应速度增加大于逆反应速度增加，所以一般选择较高压力。同时必须在较高应速度增加，所以一般选择较高压力。同时必须在较高压力下才有可观的速度。但要综合考虑全厂经济效益，压力下才有可观的速度。但要综合考虑全厂经济效益，现在选择压力比以前有所降低。现在选择压力比以前有所降低。4. 4. 氢氮比氢氮比从化学平衡角度考虑氢氮比为从化学平衡角度考虑氢氮比为3 3，从动力学角度考虑动氨合，从动力学角度考虑动氨合成反应机理为氮的活性吸附所控制，氮含量可略提高，成反应机理为氮的活性吸附所控制，氮含量可略提高，但基本无大变化，仍为但基本无大变化，仍为2.9-3.02.9-3.0的范围。的范围。5 . 125 . 11233223HNHNHHNNHppkpppkr2. 氨合成流程氨合成流程合成氨生产过程的特点合成氨生产过程的特点：由于受平衡条件限制，由于受平衡条件限制，合成率不高合成率不高，有大量的，有大量的N N2 2、H H2 2气气体未反应，体未反应，需循环使用需循环使用。故氨合成本身是带循环的系。故氨合成本身是带循环的系统。统。氨合成的平衡氨含量取决于反应温度、压力、氢氮比及氨合成的平衡氨含量取决于反应温度、压力、氢氮比及惰性气体含量，当这些条件一定时，平衡氨含量就是惰性气体含量，当这些条件一定时，平衡氨含量就是一个定值。因此一个定值。因此反应后气体中所含的氨必须进行冷凝反应后气体中所含的氨必须进行冷凝分离分离，使循环回合成塔入口的混合气体中氨含量尽量，使循环回合成塔入口的混合气体中氨含量尽量少，以提高氨净增值。少，以提高氨净增值。 由于循环，新鲜气体中带入的由于循环，新鲜气体中带入的惰性气体在系统中不断惰性气体在系统中不断积累积累，当其浓度达到一定值时，会影响反应的正常进，当其浓度达到一定值时，会影响反应的正常进行，即降低合成率和平衡氨含量。因此必须将惰性气行，即降低合成率和平衡氨含量。因此必须将惰性气体的含量稳定在要求的范围内，这就体的含量稳定在要求的范围内，这就需定期或连续的需定期或连续的放空一些循环气体，称为弛放气放空一些循环气体，称为弛放气。 整个合成氨系统是在高压下进行，必须用压缩机加压整个合成氨系统是在高压下进行，必须用压缩机加压。除了管道、设备及合成塔床层压力降，还有氨冷凝。除了管道、设备及合成塔床层压力降，还有氨冷凝等，使得循环气与合成塔进口气产生压力差，需采用等，使得循环气与合成塔进口气产生压力差，需采用循环压缩机来弥补压力降的损失。循环压缩机来弥补压力降的损失。尿素生产基本原理尿素生产基本原理 工业合成尿素的反应通常认为分两步工业合成尿素的反应通常认为分两步 2NH3(aq)+CO2(aq)=NH4COONH2(aq) 快快 NH4COONH2(aq)=CO(NH2)2(aq)+H2O 慢慢 第一步反应强烈放热，第一步反应强烈放热， H1= -86.93kJ/mol，反应很快，反应很快，CO2的平衡转化率很高的平衡转化率很高; 第二反应吸热，第二反应吸热， H2=28.45kJ/mol，反应速度较慢，且需在液相中进行反应速度较慢，且需在液相中进行 ，是尿素合成的控制阶，是尿素合成的控制阶段。段。2.1 氮肥氮肥 反应体系为反应体系为5组分多相平衡体系，除上述两个化学平衡外，组分多相平衡体系，除上述两个化学平衡外，还有气液平衡：还有气液平衡： NH3(g)=NH3(aq) CO2(g)=CO2(aq) H2O(g)=H2O(aq) 尿素生产是在高压下进行的，所以体系偏离理想溶液很尿素生产是在高压下进行的，所以体系偏离理想溶液很远远,要严格计算化学平衡组成比较困难。要严格计算化学平衡组成比较困难。尿素合成总反应尿素合成总反应 2NH3(l) + CO2(l) = CO(NH2)2(l) +H2O(l)2. 2. 影响尿素合成反应化学平衡的因素影响尿素合成反应化学平衡的因素 温度较低时平衡转化率随温度升高而增加，在温度较低时平衡转化率随温度升高而增加，在195200时达最大，温度再高，平衡转化率反而下降。时达最大，温度再高，平衡转化率反而下降。 CO2过量影响小，氨过量提高转化率明显，即氨碳比增过量影响小，氨过量提高转化率明显，即氨碳比增大，平衡转化率提高。大，平衡转化率提高。 对液相反应压力影响很小。但由于体系存在气液平衡，操作对液相反应压力影响很小。但由于体系存在气液平衡，操作压力不能小于平衡压力。压力不能小于平衡压力。 对应于每一温度有一最低压力，其对应的氨碳比并不等于理对应于每一温度有一最低压力，其对应的氨碳比并不等于理论的最佳配料比论的最佳配料比2：1 固定氨碳比时，温度在固定氨碳比时，温度在175195范围内，水碳比增加，平范围内，水碳比增加，平衡压力不变或下降，超过衡压力不变或下降，超过200时，水碳比增加，平衡压力时，水碳比增加，平衡压力增加。增加。5. 5. 尿素合成副反应尿素合成副反应 在尿素生产过程中，主要有两类副反应：尿素缩合在尿素生产过程中，主要有两类副反应：尿素缩合反应和水解反应。反应和水解反应。 尿素缩合成缩二脲反应尿素缩合成缩二脲反应 2CO(NH2)2 = NH2CONHCONH2 + NH3 缩二脲的生成速度取决于温度、尿素浓度、停留时缩二脲的生成速度取决于温度、尿素浓度、停留时间及氨分压等因素。温度越高，缩二脲的生成速率间及氨分压等因素。温度越高，缩二脲的生成速率越大；温度一定，尿素浓度高，氨碳比低，缩二脲越大；温度一定，尿素浓度高，氨碳比低，缩二脲生成速率越大；停留时间长，缩二脲量增加；提高生成速率越大；停留时间长，缩二脲量增加；提高氨分压，可抑制缩二脲的生成。氨分压，可抑制缩二脲的生成。 另一副反应水解反应（尿素合成的逆反应）另一副反应水解反应（尿素合成的逆反应） CO(NH2)2 + H2O = NH4COONH2 NH4COONH2 + H2O = (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O 总反应式总反应式 CO (NH2)2 + H2O = 2NH3 + CO2 当温度在当温度在60以下时，尿素水解缓慢；温度到以下时，尿素水解缓慢；温度到100时尿素水解速度明显加快；温度在时尿素水解速度明显加快；温度在145以上时，水解速度剧增。尿素浓度低时，水解以上时，水解速度剧增。尿素浓度低时，水解率大。氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高率大。氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高的尿素溶液的水解率低。的尿素溶液的水解率低。l塔式法：直接用塔式法：直接用SO2,H2O,O2反应生成硫酸。反应生成硫酸。 接触法：接触法：SO2 SO3 +H2O 硫酸硫酸 接触法主要步骤接触法主要步骤原料气的制备原料气的制备炉气净制炉气净制二氧化硫转化二氧化硫转化吸收成酸吸收成酸含硫原料含硫原料 含二氧化硫炉气含二氧化硫炉气净化炉气净化炉气 含三氧化硫气体含三氧化硫气体 硫酸硫酸了解硫酸的性质了解硫酸的性质1 硫铁矿的氧化焙烧反应过程硫铁矿的氧化焙烧反应过程 2FeS2 = 2FeS + S2 H0 S2 + O2 = SO2 H0 4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 +4SO2 H1时生成发烟硫酸，时生成发烟硫酸， n=1时生成无水硫酸时生成无水硫酸, n1时生成含水硫酸。时生成含水硫酸。 为什么为什么用用浓硫酸吸收浓硫酸吸收？ 见课本见课本p115-116 氨碱法制纯碱的生产原理氨碱法制纯碱的生产原理 氨碱法是以氨作为中间媒介生产纯碱的方法氨碱法是以氨作为中间媒介生产纯碱的方法 主要化学反应主要化学反应NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 (s)+ NH4Cl碳酸氢钠煅烧分解后可得纯碱（碳酸氢钠煅烧分解后可得纯碱（该反应称为氨盐水碳酸化该反应称为氨盐水碳酸化）： 2NaHCO3 (s) = Na2CO3 (s)+ CO2 + H2ONH3是要循环是要循环利用的，可由下列反应回收利用的，可由下列反应回收： NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O 反应需要的反应需要的CO2主要主要由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时也可回收一部分。也可回收一部分。 (1) 饱和盐水的制备和精制饱和盐水的制备和精制 精制的目的是将粗盐中所含杂质如精制的目的是将粗盐中所含杂质如Ca盐和盐和Mg盐等除去。盐等除去。因为在吸收氨和碳酸化过程中，可能生成氢氧化镁和碳因为在吸收氨和碳酸化过程中，可能生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀，使管道堵塞或影响产品质量。酸钙沉淀，使管道堵塞或影响产品质量。 先加入石灰乳使镁离子变成钙离子：先加入石灰乳使镁离子变成钙离子： Mg2+ + Ca(OH)2(s) = Mg(OH)2(s) + Ca2+ 除钙可用下列两法之一：除钙可用下列两法之一： 2NH3 + CO2 + H2O +Ca2+ = CaCO3(s) + 2NH4+ Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3(s) + 2Na+制备适合于碳酸化用的氨盐水）制备适合于碳酸化用的氨盐水）吸氨过程的主要反应为：吸氨过程的主要反应为： NH3 + H2O = NH4OH H = -35.2kJ/mol 2NH3 +CO2 +H2O = (NH4)2CO3 H = -95.2kJ/mol反应放热较多，反应放热较多， 如不及时移走，可使系统温度升高，氨分压增如不及时移走，可使系统温度升高，氨分压增加，对吸收过程是不利的。所以要用多个塔外水冷器冷却。加，对吸收过程是不利的。所以要用多个塔外水冷器冷却。副反应有与钙镁离子反应生成沉淀的反应。副反应有与钙镁离子反应生成沉淀的反应。 吸氨包括氨溶于水的物理吸收和氨水吸收吸氨包括氨溶于水的物理吸收和氨水吸收COCO2 2的化学吸收。若溶的化学吸收。若溶液中液中COCO2 2浓度增大，反应右移可使氨平衡分压下降，从而使气相浓度增大，反应右移可使氨平衡分压下降，从而使气相中中p pCO2CO2增加。增加。 碳酸化过程分为三步：氨盐水先与碳酸化过程分为三步：氨盐水先与CO2反应生成氨基甲酸铵，反应生成氨基甲酸铵，然后再水解生成碳酸氢铵，再与钠离子反应生成碳酸氢钠。主然后再水解生成碳酸氢铵，再与钠离子反应生成碳酸氢钠。主要反应如下：要反应如下： CO2 + NH3 = H+ + NH2COO NH3 + H+ = NH4+ CO2 + 2NH3 = NH4+ + NH2COO 还有水化反应还有水化反应 CO2 + H2O = H2CO3 CO2 +OH- = HCO3 由于水化反应速度慢，且溶液中氨的浓度比由于水化反应速度慢，且溶液中氨的浓度比OH离子浓度大离子浓度大很多，所以主要生成氨基甲酸铵。很多，所以主要生成氨基甲酸铵。 2NH2COONH4 = NH4HCO3 + 2NH3 生成的氨可继续进行碳酸化过程生成的氨可继续进行碳酸化过程 CO2 + 2NH3 = NH4+ + NH2COO 碳酸氢盐也存在下述反应碳酸氢盐也存在下述反应 HCO3 = H+ + CO32 PH值为值为810.5时主要形成时主要形成HCO3 ，碱性更强时主要生成，碱性更强时主要生成CO32 。 酸化到一定程度，酸化到一定程度， HCO HCO3 3浓度积累到与浓度积累到与NaNa+ +乘乘积超过该温度下积超过该温度下NaHCONaHCO3 3的溶度积，则发生的溶度积，则发生 NaNa+ + + HCO + HCO3 3 = NaHCO= NaHCO3 3 (s)(s) 反应到一定时间后，要依靠甲酸铵水解生成的有反应到一定时间后，要依靠甲酸铵水解生成的有效氨才能继续碳酸化，氨基甲酸铵的水解成为控效氨才能继续碳酸化，氨基甲酸铵的水解成为控制步骤，所以塔中要保持足够的溶液量使反应时制步骤，所以塔中要保持足够的溶液量使反应时间充分。间充分。TNHNHCOCCCCOR,33222 总氨浓度总氨浓度浓度浓度溶液中全部溶液中全部 氨碱法宜于大规模生产，产品质量优良，经济合氨碱法宜于大规模生产，产品质量优良，经济合理。但缺点是钠的利用率只有理。但缺点是钠的利用率只有7273%，食盐中，食盐中的氯完全没有利用。总质量利用率只有的氯完全没有利用。总质量利用率只有2829%。此外，蒸氨塔排放废液多且含大量固体氧化钙和此外，蒸氨塔排放废液多且含大量固体氧化钙和氯化钙，环境污染大，氨回收消耗石灰和蒸汽多，氯化钙，环境污染大，氨回收消耗石灰和蒸汽多，流程复杂设备庞大。流程复杂设备庞大。 针对质量利用率很差的缺点，开发了联合制碱法，针对质量利用率很差的缺点，开发了联合制碱法，可以充分利用原料，大大减少污染。但需与氨厂可以充分利用原料，大大减少污染。但需与氨厂联合，过程控制不如氨碱法简单。联合，过程控制不如氨碱法简单。 基本原理不同的是基本原理不同的是析铵过程析铵过程，制碱过程与氨碱，制碱过程与氨碱法完全相同。法完全相同。 析铵过程是利用同离子效应，即用冷析和盐析，析铵过程是利用同离子效应，即用冷析和盐析，利用不同温度下氯化钠和氯化铵的溶解度差异利用不同温度下氯化钠和氯化铵的溶解度差异从母液中分出氯化铵的过程。在制备纯碱的同从母液中分出氯化铵的过程。在制备纯碱的同时，得到氯化铵时，得到氯化铵。不排放大量废弃物。不排放大量废弃物。联合制减法的原理联合制减法的原理 乙苯脱氢的主反应为：乙苯脱氢的主反应为： 在乙苯脱氢生成苯乙烯的同时，还伴随发生如下一些在乙苯脱氢生成苯乙烯的同时，还伴随发生如下一些副反应：裂解反应和加氢裂解反应；在水蒸气存在下，副反应：裂解反应和加氢裂解反应；在水蒸气存在下，还可发生水蒸气的转化反应；乙苯高温下生碳反应；还可发生水蒸气的转化反应；乙苯高温下生碳反应；产物苯乙烯还可能发生聚合，生成聚苯乙烯和二苯乙产物苯乙烯还可能发生聚合，生成聚苯乙烯和二苯乙烯衍生物等烯衍生物等。C2CH3CH=CH2目前，工业生产苯乙烯的主要方法有：目前，工业生产苯乙烯的主要方法有： 乙苯催化脱氢乙苯催化脱氢法和乙苯和丙烯的共氧化法。法和乙苯和丙烯的共氧化法。 影响乙苯脱氢反应的因素主要有反应温度，反应影响乙苯脱氢反应的因素主要有反应温度，反应压力、水蒸气用量、原料纯度和催化剂等。压力、水蒸气用量、原料纯度和催化剂等。 反应温度反应温度 乙苯脱氢是强吸热反应。平衡常数随温度的升高而增大，乙苯脱氢是强吸热反应。平衡常数随温度的升高而增大，故升温对脱氢反应有利。但是，由于烃类物质在高温下不故升温对脱氢反应有利。但是，由于烃类物质在高温下不稳定，所以脱氢宜在较低温度下进行。稳定，所以脱氢宜在较低温度下进行。 温度升高，最大产率增大，反应速度也加快。但是，温度温度升高，最大产率增大，反应速度也加快。但是，温度太高，副反应也会增加。采用以氧化铁为主的催化剂，其太高，副反应也会增加。采用以氧化铁为主的催化剂，其适宜的反应温度为适宜的反应温度为 600600 660660。 乙苯脱氢反应是体积增大的反应，降低压力对反应有利。乙苯脱氢反应是体积增大的反应，降低压力对反应有利。反应温度，反应温度， 乙苯脱氢反应在高温减压下进行，可在较低反应温度获得乙苯脱氢反应在高温减压下进行，可在较低反应温度获得较高的平衡转化率。工业上常采用水蒸气作为稀释剂来减较高的平衡转化率。工业上常采用水蒸气作为稀释剂来减压。水蒸气作稀释剂的优点：与产物易分离；热容量大；压。水蒸气作稀释剂的优点：与产物易分离；热容量大；可消除催化剂表面上的结焦。可消除催化剂表面上的结焦。 要求原料乙苯中二乙苯的含量要求原料乙苯中二乙苯的含量0.04%。另外，为了保证。另外，为了保证催化剂的活性和寿命，要求原料乙苯中乙炔催化剂的活性和寿命，要求原料乙苯中乙炔10ppm(体体)、硫硫(以以H2S计计)2ppm(体体)、氯、氯(以以HCl计计)2ppm(质质)、水、水10ppm(体体)。 乙苯脱氢制苯乙烯主要采用两种催化剂，即氧化锌系和乙苯脱氢制苯乙烯主要采用两种催化剂，即氧化锌系和氧化铁系。目前，工业上广泛采用氧化铁系催化剂，即氧化铁系。目前，工业上广泛采用氧化铁系催化剂，即Fe2O3-Cr203-K2C03。 。6.1.1.2. 6.1.1.2. 分类分类根据矿藏特点，是否含原油伴气划分原油伴生气和根据矿藏特点，是否含原油伴气划分原油伴生气和非伴生气。非伴生气。 原油伴生气：与原油共生，随原油被采出原油伴生气：与原油共生，随原油被采出非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气。非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气。 纯气田天然气：纯气田天然气：主要甲烷主要甲烷，少量乙、丙、丁烷和，少量乙、丙、丁烷和非烃类非烃类 凝析气田天然气：除甲烷、乙烷，含一定量的丙、凝析气田天然气：除甲烷、乙烷，含一定量的丙、丁以上烷烃、芳香烃、天然气汽油、柴油等丁以上烷烃、芳香烃、天然气汽油、柴油等干气干气：含：含C C5 5以上重烃液体含量以上重烃液体含量低于低于13.5cm13.5cm3 3湿气湿气：含：含C C5 5以上重烃液体含量以上重烃液体含量高于高于13.5cm13.5cm3 3按含按含C C3 3以上烃类液体多少来划分以上烃类液体多少来划分贫气贫气：含：含C C3 3以上烃类液体以上烃类液体低于低于94cm94cm3 3富气富气：含：含C C3 3以上烃类液体以上烃类液体高于高于94cm94cm3 3按是否显著含有按是否显著含有H H2 2S, COS, CO2 2等酸性气体来划分等酸性气体来划分酸性气、洁气酸性气、洁气按含C5以上重烃液体多少划分为干气和湿气按组成分类6.2.2 天然气的脱水天然气的脱水 由汽液平衡原理知，开采出的天然气经分离后仍由汽液平衡原理知，开采出的天然气经分离后仍然含有水分然含有水分(操作温度下的饱和蒸汽压决定操作温度下的饱和蒸汽压决定)。当。当后续操作降温时，水汽就可凝结产生不利影响：后续操作降温时，水汽就可凝结产生不利影响：增加输气阻力、堵塞管道和阀门、影响供气平衡增加输气阻力、堵塞管道和阀门、影响供气平衡等。所以，要进行脱水操作。等。所以，要进行脱水操作。 天然气含水量的表示天然气含水量的表示 绝对含水量绝对含水量：单位标准体积气中所含水分质量。：单位标准体积气中所含水分质量。 露点温度露点温度：压力一定时，天然气中水蒸气开始：压力一定时，天然气中水蒸气开始凝结的温度。凝结的温度。(与含水量关系？与含水量关系？)天然气脱水主要方法天然气脱水主要方法 溶剂吸收法溶剂吸收法 固体吸附法固体吸附法 直接冷却法直接冷却法 化学反应法化学反应法操作费用高，少用 天然气脱水深度天然气脱水深度( (程度程度) )一般用一般用露点降露点降表示。表示。 露点降：露点降：脱水装置操作温度与脱水后干气露点脱水装置操作温度与脱水后干气露点温度之差温度之差。一般用它来评价脱水剂的脱水效率。一般用它来评价脱水剂的脱水效率（露点降与脱水效率的关系？）。（露点降与脱水效率的关系？）。 常用的溶剂有：甘醇溶液（如二甘醇和三甘醇）常用的溶剂有：甘醇溶液（如二甘醇和三甘醇）和金属氯化物溶液（如氯化钙、氯化锂）。和金属氯化物溶液（如氯化钙、氯化锂）。 石油蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来。石油蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来。蒸馏出第一蒸馏出第一滴油时的气相温度称初馏点滴油时的气相温度称初馏点。蒸馏出。蒸馏出10%,20%油时油时的气相温度分别称为石油的的气相温度分别称为石油的10%,20%馏点。馏点。蒸馏到蒸馏到最后的气相最高温度叫终馏点或干点最后的气相最高温度叫终馏点或干点。蒸馏出来的成。蒸馏出来的成分称为馏分。分称为馏分。 初馏点初馏点 干点干点 42 C 馏程馏程 500 C 如航空汽油的馏程约为如航空汽油的馏程约为40 180 C 车用汽油的馏程约为车用汽油的馏程约为35 20