主题：【原创】萨索故事（0） -- 橡树村
家园 【原创】萨索故事（18） 列管固定床反应器所采用的解决方法，是在列管外面通上水。水的吸收热量的能力是最大的，特别是在温度较高，把水变成蒸汽可以带走很多的热量。这样，就可以及时地把生成的热量带走，从而控制反应。
但是热量不仅仅向外散发，还向催化剂的里面累计。如果催化剂的颗粒很大，催化剂的中心就会积聚很多的能量，这样催化剂中心的温度就会升高，仍然会出现那个恶性循环。
费托合成催化剂还有一个麻烦事，就是如果长时间在高温的情况下反应，催化剂就没用了。这个过程在化工里面叫做失活，就是失去活性的意思。有一些反应，催化剂的失活是可逆的，就是说失去的活性在某些条件下，经过处理，或者不经过特殊处理，还可以恢复。但是费托合成的催化剂不行，失活了，催化剂就没用了。虽然有一些再生的方法，但是这些方法都比较贵，没有工业实用价值。催化剂是比较贵的东西，要尽可能的不失活，用的时间越长越好。所以，催化剂颗粒就不能太大。
同样的道理，反应管的直径也不能太大。反应是依靠反应管外面的水来带走热量的。反应管越大，装的催化剂就越多，反应就越多，释放的热量就越大，单位表面积需要带走的热量就越大。而毕竟这个带走热量的速度有一个极限，反应管大了，就来不及控制温度了。另一方面，反应管大了，反应管中心位置的催化剂的热量就很难带走，这些催化剂的温度就会升高，然后就是上面讲的一大堆麻烦。
那么能不能把反应管的直径弄得很小呢？这个也不方便。反应管越小，同样量的催化剂，所需要的管数就越多，就是说所需要的材料就越多，这样重量也上去了，制造成本就上去了，也给加工，运输都带来麻烦。而且，这些反应管是依靠一个大的支架支撑的，这个支架需要支撑的重量越多，这个支架本身就越重。这也会带来材料和加工成本的提高。实际上费托合成反应器使用的这个支架材料，是非常特殊的，全世界只有一家供应商，还总是处于供不应求状态，所以这个材料可不便宜。
再一方面，催化剂的颗粒大约是几个毫米直径，把这些不算很细的颗粒装在直径几个厘米的反应管里面，可不是这么一件容易的事情。要知道同一个反应器里面，所有的反应管里面装的催化剂要尽可能一样多，堆积的方法要尽可能的相似，这样每个反应管的阻力就差不多。如果各个反应管的阻力不一样大，那么气体当然要去找阻力小的地方走，这样阻力大的反应管就没有用了。还有，把催化剂装进去难，把催化剂拿出来也不容易。
所以呢，催化剂的颗粒要刚刚好，反应管的直径也要刚刚好。反正挺麻烦的。得到正确的催化剂的粒径和反应管的直径，需要大量的工作。不过好在这些工作萨索不需要考虑，这都是德国人已经干过的么。
土鳖
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 【原创】萨索故事（17） 煤气化毕竟是煤化工都需要做的，萨索在摸索煤气化的时候，在世界的其他地方，煤化工业在大兴土木，这样，关于煤气化方面的问题，萨索至少还有其他国家的技术人员可以交流，还有其他国家的经验可以借鉴。而费托合成部分，萨索就只能孤零零的自己奋斗了。而且遇到的困难更让人头疼。
从德国来的工艺叫ARGE，是和鲁奇气化打包一起来的。合成的反应温度是220摄氏度，在费托合成里面算是低温反应。这个反应器的表现一直不错。这个工艺是德国在二次大战时期使用的间接液化工艺，德国人十几年的操作经验市的工艺已经基本成熟，基本上一开车就好，遇到的问题不多。
ARGE也是固定床反应器。不过这个固定床就是真的了。费托合成需要催化剂，这个催化剂一般是金属或者金属氧化物，有的需要有一些氧化硅氧化铝之类的，这样，这些催化剂就是固体，工业实用的形状就是小颗粒，直径几个毫米的条形，球形，星形等等。ARGE反应器呢，就把固体催化剂装到了一根根的大约5厘米内径，12米长的管子里面，立着放起来。几千根反应管组成了一个反应器，反应管之间，反应器内，是水，来带有反应释放的热量。水的吸收热量的能力是非常大的，本身又便宜，这就是为什么化工这么需要水的原因。
这种样子的固定床反应器，叫作列管固定床。实际上每个反应管自己就是一个独立的反应器，大的反应器不过就是把各个列管反应器并列起来。列管的上下两端都焊接在巨大的钢板支架上。可以想象，这样的结果，虽然整体体积不一定大，但是会比较重。
经过净化的气体，预热以后从反应器顶端进料，然后进入到一个个反应管里面。反应管里面装填的是固体的催化剂。催化剂的颗粒粒径一般都在3毫米的样子。颗粒太小了，反应器的阻力就太大，这样就增加整个工艺的能耗。颗粒太大了呢？颗粒大了有效的催化剂比例就少了。费托合成催化剂一般是多孔结构，这个有效比例倒也算不上什么大事，主要问题在于反应热。
费托合成是个强放热反应。虽然比不上燃烧、氧化反应放热那么厉害，但是费托合成反应释放的热量，在煤化工里面确实最厉害的，远远超过甲醇合成和合成氨。
放热以后会发生什么呢？由于反应是气体在催化剂的表面上反应的，所释放的热量，气体只能带走很少的一部分，大部分的热量就传递到了催化剂上面。这样，催化剂就被加热了，温度就会升高。
费托合成催化剂非常的难伺候。温度有一点变化，反应的情况就变了。反应温度高了，生成的产物的阿尔法就偏小，这样就得不到所希望的产物了。特别是得到的甲烷会增加很多，实际上很多时候提高温度，只是增加甲烷，而并不增加其他烃的收率，这是很让人头疼的。并且，反应温度越高，反应速度就越快，反应速度越快，所释放的热量就越多；甲烷化反应释放的热量比费托合成反应释放的热量也多，甲烷化的比例越高，放出的反应热也越多，然后温度就越高，甲烷化的比例就更多；这样就于是形成恶性循环。
并且，费托合成在这个反应条件下还不是个平衡反应。就是说反方向的反应在这个条件下基本上不存在，不像甲醇合成和合成氨，如果温度设高，会增加反方向的反应速度，从而有一个抑制反应温度过高的机制。而在低温费托合成体系里面，是没有这样的机制来控制反应的。
土鳖
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 花顶好文 家园 我自己照的照片 这些是我照的。摄于06年10月。
萨索一厂。那个白塔是空气分离。法液空的设备。
萨索一厂。最左边的建筑里面藏着目前萨索最值钱的浆态床反应器。
Secunda厂区。拍照的那天运转不正常，半个天空都是乌云。
Secunda厂区对面的宾馆。这一带唯一一个向点样子的宾馆。里面有赌场。周围是高尔夫名家Gary Player设计的草地高尔夫球场。没有一棵树的高球场是比较罕见的。
家园 一些提前发的照片 这里是一些有关的照片，在后面要用的，提前上传了，就先给出联接好了。
萨索Secunda厂区
萨索的位置
循环流化床反应器
建设中的萨索一厂
建设中的萨索二厂
建设中的萨索三厂，背景是已经建成的萨索二厂
萨索厂区
萨索厂区。画面中间的那个烟囱高300米
萨索的端位烯烃车间
1-辛烯车间
新一代流化床反应器
运输中的SAS反应器
SAS反应器需要现场组装
在日本横滨，SAS反应器的制造现场
萨索的新旧反应器
浆态床反应器示意图
运行中的浆态床反应器
萨索工艺示意图（左）
萨索工艺示意图（右）
卡塔尔项目的浆态床反应器
关键词(Tags): #萨索，家园 【原创】萨索故事（16） 气化本身是煤液化里面投资最大的部分，也是运行费用最高的部分。萨索一厂里，气化炉、空气分离，加上净化部分的投资，达到了整个厂子投资的三分之二。
鲁奇固定床气化炉需要使用氧气，而不是空气进行气化。氧气的来源，也是从空气来的，大装置使用的方法，就是把空气降温得到液体的空气，然后通过精馏把氮气和氧气分离，从而得到纯的氧气。这个工艺的操作温度很低，在零下一百七十多度，所以需要消耗很大的能量。为了减少能耗，装置就设计得非常复杂，这也就增加了投资成本。
粗煤气的净化也是很麻烦的。除了前面提到的有机杂质和灰尘，煤气里面最麻烦的是硫。硫是可以使催化剂中毒的，也会腐蚀设备，所以需要把硫除掉。除硫的方法有很多，萨索选用的是一个叫做低温甲醇洗的方法，技术是鲁奇公司和另外一家德国公司林德共有的。
为什么叫低温甲醇洗呢？这个工艺要求把合成气降温到大约零下四十度。硫杂质的主要存在形式是硫化氢，在这个温度和一定压力下，硫化氢就可以溶解到甲醇里面，从而得到干净的合成气。净化以后的合成气就可以使得催化剂不中毒了。
溶解了硫化氢的甲醇，离开体系以后，升温就可以把里面溶解的硫化氢释放出来。硫本身也是一个重要的工业原料，而且硫化氢剧毒，味道也非常不好闻，所以需要回收。硫化氢可以通过一些工艺变成硫磺。
低温甲醇洗在除硫的同时还可以除掉气体中的二氧化碳。萨索使用的合成工艺，要求合成气中的二氧化碳越少。二氧化碳基本上就在这个阶段被脱除了。
脱除了硫化氢和二氧化碳以后的甲醇，再降温，重复使用。
由于也是在低温条件下运行，这个工艺的能耗也很高。不过好在本来就有温度更低的空气分离装置，所以在这里面使用低温甲醇洗工艺还是比较合适的。
低温甲醇洗
实际上，萨索的厂子还有更低温的装置，我们以后会提到。
上面的这些工艺，在合成氨厂和甲醇厂也经常能见到。
由于整个气化和附属部分的投资比重非常大，气化部分的改进，对于整个企业的效益也是最明显的。
萨索最早使用的鲁奇气化炉，直径是3米，然后扩建到了4米，最后扩建到了5米直径。对于内陆来讲，已经很难运输更大的反应器了，基本上到了鲁奇气化炉的能力极限。
改进也不仅仅体现在直径上。气化炉的很多具体设计都有了改变，简化了操作，提高了效率。特别是那个没有计算机的年代，气化炉的控制是非常让人头疼的事情，萨索在这方面积累了大量的经验。
这一进步，是二十年工作的结果。
萨索丰富的经验，也使其最终成为鲁奇不可分割的伙伴。1970年代中期，萨索与鲁奇组成了合资公司，成为了固定床鲁奇气化技术的技术拥有者，并在世界范围为鲁奇气化炉提供服务，包括中国的客户。
萨索一厂一共先后建设了九台气化炉，包括两台直径五米的马克五型气化炉。这些都使得萨索有信心建设并运行新厂80台马克四型气化炉。
萨索一厂的气化车间
鲁奇气化炉的运输
土鳖
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)
