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甲烷-二氧化碳-水蒸汽联合重整制合成气过程不需要氧气,避免了空分制氧的昂贵投资和由氧气带来的操作安全问题。同时,通过调整原料气的配比可以生成H2/CO为2的合成气,适合小型天然气制合成油过程。 本文针对CH4-CO2-H2O联合重整制合成气过程容易积碳、需要确定最佳原料配比等问题,采用Gibbs自由能最小法,对积碳问题、原料气配比及反应条件等进行了热力学分析,并根据模拟结果设计了CH4-CO2-H2O联合重整的中试装置流程。所取得的主要研究结果如下: 1、对甲烷裂解反应进行了热力学分析,结果表明:甲烷单独进料时,要避免积碳反应的发生,在0.1 MPa和2 MPa下,预热温度应分别低于558℃和604℃。 2、为费托合成提供原料,甲烷.二氧化碳.水蒸汽联合重整反应中合适的原料比为CH4/H2O/CO2=1:(1.4-1.6):(0.4-0.6)。综合考虑原料的转化率、产物的组成及反应对热量的要求,得出2 MPa下,反应温度为1000℃,原料气的配比为CH4/H2O/CO2=1:1.5:0.56。 3.原料气的配比为CH4/H2O/CO2=1:1.5:0.56制得的合成气温度低于494℃时,存在碳生成的可能。 4.建议原料气先分别预热到500~600℃时再混合,混合后进入重整反应器。 上述结果对甲烷-二氧化碳-水蒸汽联合重整制合成气过程的技术开发具有指导性意义。