天然氣轉化反應工藝模擬及分析

孫 騰

（中國天辰工程有限公司，天津 300122）

天然氣被廣泛認為是一種優質清潔的能源，具有高效且相對于煤炭及石油更加清潔的特性。進入21世紀以來，各國政府對環保越來越重視，天然氣因其具有環境友好的特性，被廣泛鼓勵作為一次能源以替代煤炭及石油。據預測，全球的天然氣消耗量將從現在的3.92萬億m3增加到2040年的5.60萬億m3[1]，天然氣在世界能源消費結構所占比例將從現在的22.9%增長至2040年的26.0%[2]。

天然氣化工作為當今世界化學工業的重要組成部分，世界上76%的合成氨、80%的甲醇、39%的乙烯以天然氣為原料制備[3]。得益于頁巖氣開采技術的成熟，以美國為代表的國家對非常規天然氣的頁巖氣進行大規模開采，天然氣市場供求關系發生變化，國際市場天然氣價格持續走低，這有力支持了以天然氣為原料的甲醇、合成氨、尿素化肥等制造行業的發展。全球天然氣供應量的增長及價格優勢，為天然氣化工行業的進一步發展創造了良好的條件。

氨作為重要的無機化工產品之一，是制造氮肥的主要原料，在基礎化工行業占有重要地位。目前世界上76%的合成氨以天然氣為原料制備。本文以某天然氣合成氨工廠中的蒸汽轉化反應為原型，利用Aspen Plus 軟件，對二段水蒸氣轉化反應進行模擬。在相同的原料氣組成及工藝條件下，通過模擬結果與實際運行記錄的對比分析，論證模擬的可靠性。利用靈敏度分析工具，對水蒸氣轉化反應的主要工藝參數進行分析，并研究其對一段轉化反應器和二段轉化反應器出口組成的影響。……