水碳比的计算(干气制氢)

烃类水蒸气转化法制氢概述摘要：本文以烃类水蒸气转化法为例概述了原料经过预处理、转化、中温变换、PSA变压吸附等步骤转化为氢气纯度达到99.9%以上的过程。

关键词：烃类水蒸气转化预处理吸附提纯1 烃类水蒸气转化法原理烃类水蒸汽转化是以烃类为原料，在一定温度和催化剂作用下使烃类和水蒸汽经过一系列的分解、裂化、脱氢、结炭、消炭、氧化、变换、甲烷化等反应，最终转化为H2、CO、CO2、和少量残余的CH4，其中H2是本阶段的目的产物。

烃类的蒸汽转化反应如下：CnHm+nH2O=nCO+（n+m/2）H2――QCH4+H2O=CO+3H2――206000KJ/KmolCO+H2O=CO2+H2――41200KJ/Kmol转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是一个极复杂的平行、顺序反应体系。

从以上反应原理中可以看出其反应过程需需要吸收大量的热，这就要就反应要有较高的反应温度，而烃类易在高温下裂解结炭特别是烯烃，结炭是转化过程中的必然反应，当结炭反应速度大于消炭反应速度时，转化催化剂就会积炭，使催化剂活性下降甚至丧失。

为保证催化剂活性，就要有大于反应所需求过量的水蒸气来进行消炭，从转化后阶段来看，反应生成的CO也需要水蒸汽与之反应，所以生产时要求转化进料始终保持一定的水碳比，使消炭速度大于结炭速度，避免催化剂上炭的沉积。

烃类水蒸气转化法其催化剂主要活性组分为单质Ni，其对原料品质有较高要求，原料中的硫、氯等有害杂质能与转化催化剂活性组分Ni反应生成不可逆转的化合物，从而使其永久性中毒失去活性。

为了充分发挥转化催化剂的活性，并获得较高的氢收率，转化床层一般装填有两种不同性能的催化剂，一般选用Z417/Z418转化催化剂。

Z417/Z418转化催化剂可以适应多种原料，并且对脱毒的需求相对较低。

Z417含有一定钾碱金属的抗结炭助剂因此作为上段催化剂使用，其具有较好的低温活性及抗积炭性能，Z418具有较高的转化活性作为下段床层催化剂。

降低制氢装置瓦斯单耗作者：景玉敏来源：《城市建设理论研究》2013年第01期摘要：在现在的化工产业中，制氢装置已经成为很重要的一部，所以如何去改善制氢的工艺环境就显得极其有分量，本文通过在化工厂本套装置上更改水碳比，调节解析气的组成和稳定瓦斯流量这三种方法，提高氢气回收率及产品氢气外放量，使瓦斯单耗降低。

关键词：制氢装置瓦斯单耗解析气中图分类号： TQ015文献标识码：A 文章编号：1、前言本文就生产能力8000NM3/h的制氢装置进行调整和创新，此装置作为汽柴油加氢装置的配套装置，于2010年12月投产至今，由制加氢装置生产成本核算可知：瓦斯消耗成本占总燃料动力成本50%，而制氢装置瓦斯用量占整个制加氢装置的90%。

降低制氢装置瓦斯单耗就是降低产氢成本，即可大大降低汽柴油加氢装置加工成本，提高装置生产运行水平。

这样，对于在其他工厂，有很显著的实际意义。

2、主要调整方法2.1降低水碳比水碳比是转化反应中及防止催化剂积碳的主要参数，依据烃类转化平衡，当水碳比小于3.5时，难以保持水汽均匀接触反应（即结碳和消碳平衡），催化剂极易积碳，使催化剂失活，损坏催化剂，所以生产中严格控制水碳比不小于3.5，以防高温条件下的烃类裂解积碳转化或生成难以消除的石墨碳。

故转化系统在进料条件下必须保证转化不停汽，以保护催化剂。

目前装置生产水碳比为3.9-4.0，而设计值为3.5，理论上讲增大水碳比可以提高转化炉的转化率，出口转化气中甲烷含量低，致使解吸气热值降低，燃料瓦斯用量增加；而且大量的过剩蒸汽不但增加转化炉的热负荷，也会增加后续流程冷却负荷，使装置的能耗增加。

转化反应需要的蒸汽为制氢装置转化炉对流段自产的3.5MPa蒸汽，如果蒸汽不合格就会导致催化剂中毒，从而造成催化剂的结碳[8]。

因为水碳比太低造成净化系统再生能量不足或者转化出口甲烷含量超标，甚至会造成转化催化剂结焦[9]。

水碳比的最简计算公式：H2O/C=水蒸气流量（M3/h）/碳流量（M3/h）[10]2.2改变解析气组成解析气作为PSA单元的废气，作为燃料在转化炉中燃烧，提高解析气中可燃气体的组成，可以提高其热能，这样就可以达到节省装置能耗的目的。

催化剂基本知识1、什么是催化剂？催化作用的基本特征是什么？答：在化学反应中能改变能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。

加快反应速度的叫正催化剂；减慢的叫负催化剂。

通常所说的催化剂是指正催化剂。

催化作用改变了化学反应的途径。

在反应终了，相对于始态，催化剂虽不发生变化，但却参与了反应，例如形成了活化吸附态、中间产物等，因而使反应所需的活化能降低。

催化作用不能改变化学平衡状态，但却缩短了达到平衡的时间，在可逆反应中能以同样的倍率提高正、逆反应的速度。

催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应，而不能加速在热力学上不可能发生的反应。

2、什么是活化能？答：催化过程之所以能加快反应速度，一般来说是由于催化剂降低了活化能。

从一般意义上来说，反应物分子有了较高的能量，才能处于活化状态发生化学反应。

这个能量一般一般远较分子的平均能量为高，两者之间的差值就是活化能。

在一定温度下，活化能越大，反应越慢，活化能越小，反应越快。

也可以说，在化学反应中使普通分子变成活化分子所必须提供的最小能量就是活化能。

其单位通常用千卡/克分子或千焦/摩尔表示。

3、什么是催化剂的活性？具体有哪些表示方法？衡量一种催化剂的催化效能采用催化活性来表示。

催化活性是催化剂对反应速度的影响程度，是判断催化剂效能高低的标准。

对于固体催化剂的催化活性，多采用以下几种表示方法：（1）催化剂的比活性（2）反应速率表示法（3）工业上常用转化率来表示催化活性（4）用每小时每升催化剂所得到的产物重量的数值来表示活性。

4、什么是催化剂失活？失活的原因有哪些？对大多数工业催化剂来说，它的物理性质和化学性质随催化反应的进行发生微小的变化，短期之间很难察觉。

然而，长期运行过程中，这些变化累积起来，造成催化剂活性、选择性的显著下降，这就是催化剂的失活过程。

另外，反应物中存在的毒物和杂质，上游工艺带来的粉尘、反应过程中原料结碳等外部原因也会引起催化剂活性、选择性的下降。

1、水碳比的计算（本月考水碳比计算题）：定义：水碳比即转化进料中，水蒸汽分子和进料烃之碳原子个数的比值，也可看作进料中水蒸汽的千摩尔分子数和烃类中碳的千摩尔原子数的比值。

公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干气流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22.4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H 2 15% CH471% C2H610%C 2H42% C3H82% C4H83%总碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03=0.71+0.2+0.04+0.06+0.12=1.13 假设：干气流量为3600NM3/H，配汽量12000KG/H则：碳流量=3600*1.13=4068水碳比=12000*22.4/（4068*18）=3.672、柴油加氢反应空冷腐蚀：加氢装置高压空冷器NH4Cl+NH4HS腐蚀环境主要存在于加氢精制加氢裂化装置中反应流出物空冷器中，由于NH4Cl在加氢装置高压空冷器中的结晶温度约为210℃，而NH4HS在加氢装置高压空冷器中的结晶温度约为121℃，在一般加氢装置高压空冷器的进口温度和出口温度的范围内，因此在加氢装置高压空冷器中极易形成由于NH4Cl和NH4HS结晶析出而结垢，在空冷器流速低的部位由于NH4Cl和NH4HS结垢浓缩，造成电化学垢下腐蚀，形成蚀坑，最终形成穿孔。

在加氢装置运行期应加强监测高压空冷器物料中的[H2S]、[NH3]和流速，由于NH4Cl和NH4HS均易溶于水，因此增加注水量能有效地抑制NH4Cl和NH4HS结垢，在注水的过程中应注意注入水在加氢装置高压空冷器中的分配，避免造成流速滞缓的区域。

第一部分催化剂基本知识1、什么是催化剂？催化作用的特征是什么？答：在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。

加快反应速度的称正催化剂；减慢的称负催化剂。

通常所说的催化剂是指正催化剂。

催化作用改变了化学反应的途径。

在反应终了，相对于始态，催化剂虽然不发生变化，但却参与了反应，例如形成了活化吸附态，中间产物等，因而使反应所需的活化能降低。

催化作用不能改变化学平衡状态，但却缩短了达到平衡的时间，在可逆反应中能以同样的倍率提高正、逆反应的速度。

催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应，而不能加速热力学上不可能发生的反应。

所以，催化作用的实质是一种动力学功能。

催化作用的选择性。

催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物，但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。

例如CO和H2分别使用铜和镍两种催化剂，在相应的条件下分别生成CH3OH和CH4+H20.一种新的催化过程，新的催化剂的出现，往往从根本上改变了某种化学加工过程的状态，有力推动工业生产过程的发展，创造出大量财富，在现代的无机化工、有机化工、石油加工和新兴的是有化工工业中这样的例子不胜枚举，在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用，提高化学加工过程的效率，合成具有特定性能的产品，有效的利用资源，减少和治理环境污染以及在生命科学方面，催化作用具有越来越重大的作用。

2、什么是活化能？答：催化作用之所以能加快反应速度，一般来说，是由于催化剂降低了活化能。

为什么催化剂能降低活化能呢？关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附，形成了吸附化学键，组成表面络合物，它与原反应物分子相比，由于吸附键的强烈影响，某个键或某几个键被减弱，而使反应活化能降低很多。

催化反应中的活化能实质是实现上述化学吸附需要吸附的能量。

从一般意义来说，反应物分子有了较高的能量，才能处于活化状态发生化学反应。

这个能量一般远较分子的平均能量为高，两者之间的差值就是活化能。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/ 碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/ 碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1，水/ 碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/ 碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/ 碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式：水/碳=水蒸气流量（Nm3h ）/碳流量（Nm3h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h ）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量=进料量kg/h X油平均分子式碳原子个数X 22.4油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C 计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3总% 碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03 =0.71+0.2+0.04+0.06+0.12 =1.13 干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*1.13=4068 配汽量12000KG/H=12000*22.4 4068*18)=3.67mol/h )/ mol/h 3~4.5的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{ （mol/h ）+转化炉内生成的水的流量（mol/h ））/ 总mol/h ）mol/h ）=总碳元素mol/mol * (mol/h),mol/h ）=水蒸气流量（kg/h ）*1000/18H2O 与C 的mol 比，干气的单位是分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol ）,然后用,mol Nm3/H ，水蒸汽的单位是T/H0 122.4升, 1Nm3mol 量=1000/22.41Nm3 C mol =1000/22.4C mol 含摩尔量=质量/摩尔质量”量是18g/mol ，1吨水的摩尔量=1000000/18= 1000 22.4 / 18 / 干气中C 的mol= 1244.4 ( C 的molC 的mol。

合理调节水碳比提高甲醇生产效益摘要：为响应国家号召，走绿色环保低碳路线，对焦炉煤气进行废气回收利用。

我厂通过对焦炉煤气各种用途，例如：做城市燃料气、制造甲醇、制造合成氨、提取氢气和发电等，进行综合性比较，发现制造甲醇的附加值最高，经济效益最好。

我公司于2007年引进焦炉煤气制甲醇工艺。

与此同时，如何用同样量的焦炉气生产出更多的甲醇，为公司创造更多的利润，成为我们共同的主题。

关键词：水碳比氢碳比生产效益首先，来分析原料焦炉煤气的主要成分及其配比。

焦炉煤气的主要组分为H2、CO、CH4、CO2等，随着炼焦配比和操作工艺参数的不同，焦炉煤气的组成略有变化。

一般焦炉煤气的组成见表1。

表1焦炉煤气的组成焦炉煤气组成中含有的烷烃（CH4、C m H n）都不参与甲醇的合成反应，作为惰性气体存在于合成气中并往复循环，而其体积分数在焦炉气中所占比重比较大（大约30%），因此，如何将焦炉煤气中的烷烃（CH4、C m H n）全部转化成合成气的有效成分（CO、CO2、H2），即原料气的转化是焦炉煤气制甲醇的关键技术。

作为转化中控的我们更是深刻的知道我们的操作对甲醇的生产起着至关重要的作用。

我公司甲醇生产项目转化工艺采用的是转化炉结构较简单、造价相对较低，燃料气和氧气消耗也较低的纯氧催化部分氧化转化工艺。

即将来自精脱硫的原料气与部分蒸汽混合后进入催化部分氧化转化炉烧嘴，氧气与经过预热炉后的部分蒸汽混合进入转化炉烧嘴，焦炉煤气和氧气在烧嘴中混合并喷出，在转化炉上部进行部分燃烧反应，然后进人转化炉下部的镍催化剂床层进行转化反应，反应后的转化气经热量回收后经压缩加压后去合成工段。

其主要化学反应式如下： 转化炉上部：22222H O H O Q+−−→+（1）422222CH O H O CO Q +−−→++ （2）转化炉下部催化剂层： 4223CH H O CO H Q+−−→+-（3）42222CH C O CO H Q+−−→+-（4）22222(2)m n C H nH O mCO m n H Q +−−→++-（5）上述反应中，反应式（1）、（2）主要是为了催化剂层的反应提供足够的热量，反应式（3)是主控制步骤，本公司其控制指标是转化后合成气中甲烷体积分数≤1.2％。

制氢问答题1、离心泵启动前为什么要灌泵？离心泵启动前如不灌泵泵壳内会积存空气。

由于空气的密度比液体密度小的多，在离心泵既定的转速下，气体在泵内产生的离心力比液体产生的离心力小的多。

同时，当泵轴附近液体因离心现象趋向于叶轮周转边沿时，混在液体中的空气则乘虚而入，集中于泵轴周围附近。

使得叶轮中心处真空度很低。

由于被抽容器中液面与泵入口处的静压差很小，无力推动液体流入泵内，从而造成离心泵不上量。

帮离心泵启动前必须使液体充满泵壳。

2、系统停车后各反应器为什么要进行氮气置换及保压？置换的目的是将反应器内的油气、蒸汽用氮气置换干净，以防水泡催化剂，造成催化剂粉碎或失活。

反应器保压是为了保护催化剂，防止空气串入导致催化剂被氧化，催化剂氧化时要放出大量的热量，烧坏设备及催化剂，这是因为停工后没有钝化的催化剂是活性状态，很容易与空气中的氧发生剧烈的氧化反应。

综上所述，系统停车后各反应器一定要用氮气置换及保压。

3、汽蚀现象对离心泵正常运行有何危害？汽蚀现象对离心泵正常运转的危害是严重的。

当汽蚀发展到一定程度时，汽泡大量产生，影响液体的正常传输，可使泵发生震动和沉闷的噪音，同时泵的流量、扬程和功率都明显下降，从而使泵体正常工作受到破坏，以致不能吸、排液体。

对泵本身而言，汽蚀严重时，往往几天甚至几小时就可使叶轮产生蜂窝或海棉状麻坑，以至最后被穿透，使泵的寿命大缩短。

因此，离心泵在操作上应避免汽蚀现象发生。

4、什么是催化剂的选择性？当化反应在热力学上可能有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用，这种专门对某一个化学反应起加速作用的性能，称为催化剂的选择性。

消耗于预期生成物的原料量选择性=原料总的转化量催化剂的选择性主要取决于催化剂的组分，结构及催化反应过程中的工艺条件，如压力、温度、介质等。

5、什么叫硫容？硫容就是每单位重量脱硫剂所能吸收硫的重量。

如20%硫容就是每100公斤新鲜脱硫剂及收20公斤的硫。

降低制氢装置瓦斯单耗摘要：在现在的化工产业中，制氢装置已经成为很重要的一部，所以如何去改善制氢的工艺环境就显得极其有分量，本文通过在化工厂本套装置上更改水碳比，调节解析气的组成和稳定瓦斯流量这三种方法，提高氢气回收率及产品氢气外放量，使瓦斯单耗降低。

关键词：制氢装置瓦斯单耗解析气中图分类号： tq015文献标识码：a 文章编号：1、前言本文就生产能力8000nm3/h的制氢装置进行调整和创新，此装置作为汽柴油加氢装置的配套装置，于2010年12月投产至今，由制加氢装置生产成本核算可知：瓦斯消耗成本占总燃料动力成本50%，而制氢装置瓦斯用量占整个制加氢装置的90%。

降低制氢装置瓦斯单耗就是降低产氢成本，即可大大降低汽柴油加氢装置加工成本，提高装置生产运行水平。

这样，对于在其他工厂，有很显著的实际意义。

2、主要调整方法2.1降低水碳比水碳比是转化反应中及防止催化剂积碳的主要参数，依据烃类转化平衡，当水碳比小于3.5时，难以保持水汽均匀接触反应（即结碳和消碳平衡），催化剂极易积碳，使催化剂失活，损坏催化剂，所以生产中严格控制水碳比不小于3.5，以防高温条件下的烃类裂解积碳转化或生成难以消除的石墨碳。

故转化系统在进料条件下必须保证转化不停汽，以保护催化剂。

目前装置生产水碳比为3.9-4.0，而设计值为3.5，理论上讲增大水碳比可以提高转化炉的转化率，出口转化气中甲烷含量低，致使解吸气热值降低，燃料瓦斯用量增加；而且大量的过剩蒸汽不但增加转化炉的热负荷，也会增加后续流程冷却负荷，使装置的能耗增加。

转化反应需要的蒸汽为制氢装置转化炉对流段自产的3.5mpa蒸汽，如果蒸汽不合格就会导致催化剂中毒，从而造成催化剂的结碳[8]。

因为水碳比太低造成净化系统再生能量不足或者转化出口甲烷含量超标，甚至会造成转化催化剂结焦[9]。

水碳比的最简计算公式：h2o/c=水蒸气流量（m3/h）/碳流量（m3/h）[10]2.2改变解析气组成解析气作为psa单元的废气，作为燃料在转化炉中燃烧，提高解析气中可燃气体的组成，可以提高其热能，这样就可以达到节省装置能耗的目的。

浅析如何手动分析天然气制甲醇装置的水碳比本文主要分析了以天然气为原料制作甲醇的生产装置中合理的控制水碳比。

对水碳比控制的相关原理、控制方案进行分析，从而在实际的操作中可以起到参考的作用。

标签：天然气：制甲醇装置：水碳比1 概述年产85万吨甲醇装置，装置区内制氢设备有预转化炉及转化炉各一台，当前水碳比的监控方式主要是在线DCS及ESD显示为主，并通过理论计算加以对比，为明确在线显示值及计算值的真实性，通过行业相关经验并结合装置实际，决定增加手动分析水碳比相关设备及分析方法，以达到减小水碳比显示误差，给工艺分析提供依据的目的。

2 项目确定的依据取一段时间内，将转化气通过取样冷却器冷凝并将冷凝的水蒸气加以收集，读出冷凝水的体积待用，冷凝并去除水蒸气的转化气进一步通过转子流量计加以计量气体量，经过计量后的气体通过球胆取样，通过色谱分析其成分和含量，通过克拉伯龙方程（近似计算）和水碳比计算公式，即可计算出转化气中的水碳比，此方法简单实用，涉及的计算数据相比在线分析及手动计算大大降低了仪表带来的误差。

3 测定方法3.1 范围本规程测适应于甲醇装置转化炉进口水碳比及预转化进口水碳比测定。

3.2 方法提要将取样点的混合气通过冷却器冷却后，收集冷却后的气体中的水分并计量，除去水分后的气体通过转子流量计计量累计气体量，并在转子流量计出口取样分析其中的气体成分，然后通过水碳比计算公式计算出水碳比。

3.3 仪器100mL收集管一根;转子流量计一台;500mL塑料烧杯一个;乳胶管3米;0-100℃温度计一支;铁架台一个;秒表一个;100mL玻璃针筒一个;TCD气相色谱仪一台。

3.4 分析步骤①打开取样点水冷器的循环水阀和该取样点的气体根部阀，打开样点排放阀，让样品排放5-10分钟;②现场确定好流量计安装位置，加入适量的纯净水，塞上流量计所有塞子及温度计，将流量计调至水平。

确认流量计水平后，取下所有塞子，打开流量计排水阀，查看是否有水排出，若有水排出立即将其排净，然后盖上排水盖;③打开取样点球阀、针型阀排放5分钟;④接上收集液管、塞紧收集瓶塞子，关闭收集液排水口、再连接流量计，再用针型阀调节气流速（2.4～2.6升/分钟）及气体冷却水滴速（一秒控制2-3滴）。

水碳比的计算公式水碳比是在化工和能源领域中一个挺重要的概念。

简单来说，水碳比就是进入反应系统的水蒸气与原料气中碳的物质的量之比。

咱先从公式本身说起哈。

水碳比的计算公式通常是：水碳比 = 水蒸气的物质的量 / 原料气中碳的物质的量。

这个公式看起来挺简单，可实际运用起来，那讲究可多了去了。

就拿工业上常见的合成气制甲醇来说吧。

在这个过程中，得严格控制水碳比。

要是水碳比太低，可能会导致催化剂结焦失活，这可就麻烦大了，得停工检修，费时又费钱。

要是水碳比太高呢，又会增加能耗和设备投资，降低生产效率，老板的脸色估计就不好看啦。

我记得有一次去一家化工厂参观实习。

当时正在进行合成气制甲醇的生产。

我看到那些工程师们，眼睛紧紧盯着仪表盘上的数据，手里还不停地记录着什么。

其中一个工程师跟我说：“这水碳比啊，就像炒菜时放盐，多了不行，少了也不行，得恰到好处。

” 我当时就觉得特别形象。

他们会根据原料气的成分、反应温度、压力等条件，不断调整水蒸气的进料量，以确保水碳比在最佳范围内。

我看到操作室里的电脑屏幕上，各种数据不断跳动，那场面还真有点紧张刺激。

再比如说在煤制气的过程中，水碳比也起着关键作用。

合适的水碳比能提高煤气化的效率和质量。

要是没控制好，不仅产气质量不行，还可能对设备造成损害。

在能源研究领域，科研人员们也在不断探索最优的水碳比。

通过大量的实验和模拟计算，试图找到既能提高能源转化效率，又能降低环境影响的最佳方案。

总之，水碳比虽然只是一个简单的公式，但它背后涉及到的工艺优化、能源利用和环境保护等问题可一点都不简单。

不管是在工业生产中，还是在科学研究里，都得认真对待这个小小的水碳比，才能让我们的化工和能源事业发展得更好。

所以啊，可别小看这水碳比的计算公式，它可是关系着整个生产过程的效率、质量和成本呢！。

第五章生产有关计算5.1 烃类蒸汽转化制氢的原料的选择适用于蒸汽转化的烃类原料大体分为气态和液态。

5.1.1 气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气天然气一般包括油田伴生气和气田气。

天然气主要成分是甲烷、乙烷、丙烷等低级烃类，含有一定的氮的二氧化碳等惰性气体和有害杂质硫化氢，其中气田天然气是以甲烷为主含微量杂质的气体。

液体石油气是由丙烷、丁烷为主要成分的烃类，来源有两种，一种是油田和天然气油伴生出来的天然液化气，另一种是炼油厂和石油化工厂生产的液化石油气。

炼厂气是指原油加工过程中副产的各种尾气，包括催化裂化气、焦化干气、热裂解气、高压加氢裂化尾气等，其组成变化较大，其中含有烯烃的炼厂气不宜直接应用，一般需经过环烷化或除掉烯烃才能做制氢原料。

而不含烯烃的加氢干气可以作为蒸汽转化制氢原料，但因为氧气含量一般＞60%故单位产氢率小。

5.2原料物料的计算5.2.1原料烃的虚拟分子式的计算烃类的虚拟分子式：因为烃类原料都是有多种有机物和一些杂质组成。

为了便于进行工艺的物料衡算，人们把烃类混合物用一种所谓虚拟分子式Cm Hn代替，即代表混合物一个分子所含碳原子的平均数，m为混合物一个分子所含的平均氢原子数，而分子量也即是混合物的一个分子的平均分子量，有了虚拟分子式后，对以后工艺的计算就简化，方便多了。

以加裂干气为例，求法如下：加裂干气的n, mn=∑C=∑ViCi=(17.87×1+2.03×2+4.58×3+5.46×4+2.23×4+0.417×5+0.13×5)÷100=0.6916m=∑Hi=(66.75×2+17.87×4+2.03×6+4.58×8+5.46×10+0.417×120.13×12) ÷100=3.373故加裂干气虚拟分子式为：C0.6916H3.3735.2.2 原料总碳：烃类混合物每一分子所含的碳元素的平均个数我们示例中加裂干气的总碳n=0.6916，因为加裂干气虚拟分子式为：C0.6916H3.373总碳∑C=n=0.69165.2.3 氢碳化H/C=m/n=3.373/0.6916=4.877加裂干气虚拟分子式为：C0.6916H3.373平均分子量M=0.6916×12.01+3.373×2.016/2=11.706总碳∑C=n=0.6916H/C=m/n=3.373/0.6916=5.4755.2.4 什么是绝对碳原（总碳）？碳原的定义是指100Nm3原料气中所含的烃类中的碳都折算成气态C1时所占有的体积立方米数，写作∑C ，也叫做总碳。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1，水/碳比过高，不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷；水/碳比过低，会引起催化剂积碳，使催化剂失活，甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式：水/碳＝水蒸气流量（Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22.4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式；油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22.4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H2 15% CH4 71% C2H6 10% C2H4 2% C3H8 2% C4H8 3% 总碳原=0.71+2*0.1+2*0.02+3*0.02+4*0.03 =0.71+0.2+0.04+0.06+0.12 =1.13 干气流量3600NM3/H 碳流量=3600*1.13=4068 配汽量12000KG/H水碳比=12000*22.4除以（4068*18）=3.67公式：水/碳＝水蒸气流量（mol/h）/总碳元素的流量（mol/h）一般控制在3~4.5这样计算出来的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比,则要用{加入的水蒸气流量（mol/h）+转化炉内生成的水的流量（mol/h）)/总碳原素的流量（mol/h）知道干气的组分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol）,然后用,总碳元素的流量（mol/h）=总碳元素的含量（mol/mol）*干气的流量(mol/h), 水蒸气流量（mol/h）=水蒸气流量（kg/h）*1000/18根据工艺要求计算水碳比是计算H2O与C的mol比，干气的单位是Nm3/H，水蒸汽的单位是T/H，一定注意量纲的统一。

干气制氢水碳比的计算进转化炉水蒸汽和脱硫后原料气流量进行水/碳比的比值控制。

在正常生产情况下，控制好水蒸汽与原料气的水/碳比是转化操作的关键。

正常比值为3.5：1,水/碳比过高,不仅浪费水蒸汽，而且增加转化炉的热负荷;水/碳比过低，会引起催化剂积碳,使催化剂失活,甚至造成生产事故。

从安全生产与节能两方面综合考虑，工艺生产过程稳定时，要求水/碳比操作在低限；原料气增量时，先增水蒸汽后增原料气；减量时，先减原料气后减水蒸汽。

知道干气组成，怎们计算水碳比？公式: 水/碳＝水蒸气流量(Nm3/h）/碳流量（Nm3/h）水蒸气的流量如以kg/h表示时，则乘以22。

4/18转化成Nm3/h，再带入公式；干气中碳流量以干起流量（Nm3/h）乘以干气平均分子式的碳原子个数，结果带入公式;油中碳流量＝进料量kg/h×油平均分子式碳原子个数×22。

4/油的平均相对分子质量，结果带入公式。

举例说明干气H2O/C计算方式干气组分：H2 15% CH4 71％ C2H6 10％ C2H4 2% C3H8 2％ C4H8 3％总碳原=0.71+2＊0.1+2*0.02+3＊0.02+4*0.03 =0。

71+0。

2+0。

04+0.06+0.12 =1.13干气流量3600NM3/H 碳流量=3600＊1.13=4068 配汽量12000KG/H 水碳比=12000*22。

4除以（4068*18）=3.67公式：水/碳＝水蒸气流量（mol/h）/总碳元素的流量（mol/h）一般控制在3~4。

5这样计算出来的是表观水碳比,如果要计算实际水碳比，则要用{加入的水蒸气流量(mol/h）+转化炉内生成的水的流量（mol/h））/总碳原素的流量（mol/h）知道干气的组分可以计算出总碳元素的含量（mol/mol)，然后用，总碳元素的流量（mol/h)=总碳元素的含量（mol/mol）*干气的流量（mol/h），水蒸气流量（mol/h）=水蒸气流量（kg/h)＊1000/18根据工艺要求计算水碳比是计算H2O与C的mol比，干气的单位是Nm3/H,水蒸汽的单位是T/H，一定注意量纲的统一。

制氢技术问答原料部分14．适用于蒸汽转化制氢的烃类原料有哪些？15. 蒸汽转化制氢原料选择原则有哪些？16. 为什么不能轻易选用炼厂二次加工油做转化原料？17. 是否有可用做制氢原料的二次加工油？18. 轻油的族组成对转化过程产生哪些影响？19. 天然气用做制氢原料对转化催化剂有什么要求？20. 不含烯烃的各种炼厂气对转化催化剂有什么要求？21. 用炼厂干气做制氢原料时如何进行预处理？22. 各种轻油对转化催化剂有什么要求？原料部分14．适用于蒸汽转化制氢的烃类原料有哪些？答：适用于蒸汽转化的烃类原料大体分为气态烃和液态烃。

（1）气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气天然气一般包括油田伴生气和气田气。

天然气的主要成份是甲烷，以及少量乙烷、丙烷等低级烃类，含有一定量的氮、二氧化碳等惰性气体和有害杂质硫化氢。

其中气田天然气是以甲烷为主，含微量杂质的气体。

液化石油气是由丙烷、丁烷为主要成份组成的烃类，来源有两种，一种是油田和天然气田伴生出来的天然液化气，另一种是炼油厂和石油化工厂产生的液化石油气。

炼厂气是指原油加工过程中副产的各种尾气，包括催化裂化气、焦化干气、催化重整气、热裂解气、高压加氢裂解尾气等。

各种炼厂气的组成变化较大，其中含有烯烃的炼厂气，不宜直接用作蒸汽转化制氢。

但经过彻底的烯烃脱除或加氢饱和处理，可以和不含烯烃的加氢干气一样，是很好的蒸汽转化制氢原料。

（2）液态烃包括直馏石脑油、抽余油、拨头油以及二次加工油直馏石脑油是原油常压蒸馏所得210℃以下的馏份。

比重一般为0.63～0.77，含硫量小于0.05%，石蜡烃含量较高，芳烃含量小于13%，烯烃含量小于1%。

用作制氢原料的抽余油一般是重整抽余油，即重整抽提芳烃之后剩下的部分。

抽余油干点一般在130～150℃，芳烃含量很少。

以下的烃类。

拨头油一般也是重整拨头油，一般都是C5二次加工油指经裂化、焦化、减粘等一系列二次加工处理重油得到的轻油。

氢碳比计算公式氢碳比计算公式是指通过分析化合物的元素构成，计算化合物的氢碳比来推求化合物的化学式和结构。

氢碳比计算公式通常用于有机化学中的化合物分析以及分子结构的确定。

在本文中，我们将讨论氢碳比计算公式和它的应用。

一、氢碳比计算公式氢碳比计算公式指的是根据化合物中碳和氢的总量来计算出它们比例的一个公式。

具体来说，假设化合物的分子式为CmHn，则该化合物的氢碳比（H/C）可表示为：H/C = n/m其中，n是氢的数量，m是碳的数量。

在有机化学中，通常使用这个公式来推算化合物的分子式和结构。

举个栗子，假如给出一些数据，如C3H6O2，则可以通过H/C计算出O的数量从而推出可能的结构。

二、氢碳比的应用氢碳比计算公式在有机化学中有着广泛的应用。

下面介绍它的几个重要应用。

1、确定化合物的分子式有机化合物的分子式是化合物分子中的原子种数和其相对数量的简单表示，通常用于简化化合物的描述和建模。

根据氢碳比计算公式，可以计算出任何一种有机化合物的分子式，为有机化学相关实验和研究提供帮助。

例如，假设我们有一个含元素C、H、O的有机化合物。

通过元素分析得知它的氧含量为9.52%，碳含量为57.14%，氢含量为33.33%。

那么，该化合物的分子式为C6H12O2。

2、确定化合物的结构除了帮助确定化合物的分子式之外，氢碳比计算公式还可以推求有机化合物的结构。

化合物结构是指有机化合物分子内原子之间的化学键和它们之间的关系。

在一些情况下，通过测定化合物中的碳和氢的含量，可以得出关于化合物结构的信息。

例如，假设我们有一个分子式为C6H12O2的含有6个碳原子和两个在杂原子的有机分子。

通过分析，我们发现该化合物的氢碳比为2。

据此，可以推断出该化合物的分子结构为顺丁烷-2,3-二醇。

3、帮助分析未知化合物的结构氢碳比计算方法可以帮助分析未知化合物的结构。

有机化合物中，不同分子结构的氢碳比值不同。

因此，通过确定一个分子的氢碳比值，我们可以缩小可能分子结构的范围。