6.4.2　转化工序的基本原理

天然气和水蒸气的转化分两段进行,亦称连续转化。在一段转化炉中,天然气中的甲烷与水蒸气发生如下反应:

这是在一段转化炉中发生的主反应,在主反应进行的同时,还可能发生一些副反应(亦称析碳反应):

主反应是我们所希望的,而副反应会消耗原料。析出的碳附着在催化剂表面,使催化剂的活性降低。工业生产中常要用适当提高水碳比的方法来防止析碳反应的发生,这里所说的水碳比是水蒸气与甲烷的含量比值[H 2 O(g)/CH 4]。(https://www.daowen.com)

一段主反应是体积增大的吸热可逆反应,降低压力、提高反应物浓度(提高水碳比)和升高温度有利反应向生成物方向进行。

在二段转化炉中,由一段转化炉来的混合气里尚有8%～10%的甲烷需要在二段继续转化,此时加入空气,即引入原料氨气,又使空气中的氧气在炉顶发生燃烧反应以供热。

经两段转化后,甲烷含量降低至0.2%左右。除甲烷外,转化气中其他组分含量大致如下:H 2为54%,CO为18%,CO2为6%,N 2为22%。此外,还有微量的惰性气体。