正确答案
从化学角度看,压力不宜过高。但从工程角度考虑,适当提高压力对传热有利,因为甲烷转化过程需要外部供热,大的给热系数是强化传热的前提。提高系统压力可增大床层压降,使气流均布于各反应管。虽然提高压力会增加能耗,但若合成气是作为高压合成过程(例如合成氨、甲醇等)的原料时,在制造合成气时将压力提高到一定水平,就能降低后序工段的气体压缩功,使全厂总能耗降低。加压还可减小设备、管道的体积,提高了设备生产强度,占地面积也小。
从热力学角度看,高温下甲烷平衡浓度低,从动力学看,高温使反应速率加快,所以出口残余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响,更要提高温度来弥补。但是,在高温下,反应管的材质经受不了,因此,为满足残余甲烷≤0.3%的要求,需要将转化过程分为两段进行。第一段转化在多管反应器中进行,管间供热,反应器称为一段转化炉,最高温度(出口处)控制在800℃左右,出口残余甲烷10%(干基)左右。温度在800℃左右的一段转化气绝热进入二段转化炉.同时补人氧气,氧与转化气中甲烷燃烧放热,温度升至1000℃,转化反应继续进行,使二段出口甲烷降至0.3%。 水碳比高,有利于防止积碳,残余甲烷含量也低。
试题解析