水煤气变换新工艺
水煤气工艺流程
水煤气工艺流程水煤气是一种重要的燃料，它可以通过水煤气工艺流程来生产。
水煤气工艺流程是一个复杂的过程，包括了多个步骤和反应。
在这篇文章中，我们将详细介绍水煤气工艺流程的各个步骤和反应。
1. 煤气化。
煤气化是水煤气工艺流程的第一步，它是将煤转化为可燃气体的过程。
在煤气化过程中，煤被加热并与气化剂（通常是水蒸气）反应，生成一种混合气体，其中包括一氧化碳、氢气和其他气体。
这些气体将被用作水煤气的原料。
2. 水煤气变换。
水煤气变换是水煤气工艺流程的第二步，它是将煤气中的一氧化碳和水反应，生成更多的氢气和二氧化碳的过程。
这个反应通常在高温和高压下进行，需要使用催化剂来加速反应速率。
水煤气变换可以提高水煤气的氢气含量，使其更适合作为燃料使用。
3. 水煤气净化。
水煤气净化是水煤气工艺流程的第三步，它是将水煤气中的杂质和有害物质去除的过程。
在这个步骤中，水煤气会经过冷却、洗涤和吸附等过程，去除其中的硫化氢、氨、苯等有害物质，以及灰尘和其他固体杂质。
经过净化后的水煤气将更加纯净，可以用于生产燃料或化工原料。
4. 水煤气利用。
经过以上步骤后，水煤气将成为一种纯净的可燃气体，可以用于生产燃料或化工原料。
水煤气可以用作城市煤气、工业燃料或化工原料，也可以通过合成反应生成甲醇、合成氨等化工产品。
总的来说，水煤气工艺流程是一个复杂而重要的过程，它可以将煤转化为可燃气体，为人们的生活和工业生产提供能源和原料。
随着技术的进步，水煤气工艺流程也在不断改进，以提高生产效率和降低环境污染。
希望通过不断的研究和创新，水煤气工艺流程能够更好地为人类社会的发展和进步做出贡献。
净化工艺介绍-变换
③空气进入变换炉，使催化剂的有效成分CoS、 MoS2硫酸盐化，永久失去活性，反应方程式为： CoS+2O2= CoSO4 ； MoS2+4O2= Mo(SO4)2 ④发生反硫化反应。 ⑤催化剂硫化不完全或硫化时温度猛涨，超过500℃ ，引起活性组分烧结，钼升华，载体活性组分发生 物理化学变化。 ⑥水被水煤气带入到变换炉，造成催化剂结疤、结 块，气体偏流。 ⑦油污被带入到变换催化剂床层，堵塞催化剂的微 孔，致使催化剂活性下降。 ⑧催化剂质量差。
3
1.4高压耐硫变换催化剂特性
变换炉装填的催化剂的型号是QDB-03。 QDB-03催化剂是青岛联信化学公司生 产的钴钼系耐硫变换催化剂，出厂时 催化剂的主要成分是氧化钴（CoO）、 三氧化钼（MoO3），其载体是镁铝尖 晶石，QDB-03催化剂在180～500℃ 之间有良好的活性。
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1.5催化剂的硫化 变换催化剂主要活性组分是氧化钴、三氧化钼， 在使用前需将其转化为硫化物才具有活性，这 一过程称为硫化。 • 催化剂的硫化是在一定温度下，利用煤气中的 氢气和向煤气中补充的硫化氢与催化剂作用生 成硫化物。 • 其主要反应式为： • MoO3+2H2S+H2=MoS2+3H2O+Q （48.11kJ/mol） • CoO+H2S=CoS+H2O+Q（13.4kJ/mol）
25
1.10对变换反应影响因素
一氧化碳的变换反应是一个放热反应，其反 应方程式为： • CO+H2O==CO2+H2+Q • 一氧化碳变换是一个放热、等体积的可逆 反应。从化学平衡来看，降低反应温度、 增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使化学平 衡向右移动，从而提高一氧化碳变换率； 从反应速度看，提高反应温度有利于化学 反应速度的增加。
水煤气变换（1）
⽔煤⽓变换（1）反应⼯程课程设计⼀.对课题的概述⼀氧化碳和氢⽓都是会燃烧的⽓体，⼯业上把这样的混合⽓叫“⽔煤⽓”。
CO 和H2因为⽔(H2O)的分⼦⾥有⼀个氧(O)原⼦和两个氢(H)原⼦，⽔⼀遇上⽕热的煤（C），氧原⼦⽴刻被煤（C）夺⾛了，结果⽣成⼀氧化碳(CO)和氢⽓(H2)。
⽔煤⽓⼀种低热值煤⽓。
由蒸汽与灼热的⽆烟煤或焦炭作⽤⽽得。
主要成分为氢⽓和⼀氧化碳，也含有少量⼆氧化碳、氮⽓和甲烷等组分；各组分的含量取决于所⽤原料及⽓化条件。
主要⽤作台成氨、合成液体燃料等的原料，或作为⼯业燃料⽓的补充来源。
⼯业上，⽔煤⽓的⽣产⼀般采⽤间歇周期式固定床⽣产技术。
炉⼦结构采⽤UGI ⽓化炉的型式。
在⽓化炉中，碳与蒸汽主要发⽣如下的⽔煤⽓反应：C+H2O→CO+H2C+2H2O→CO2+2H2以上反应均为吸热反应，因此必须向⽓化炉内供热。
通常，先送空⽓⼊炉，烧掉部分燃料，将热量蓄存在燃料层和蓄热室⾥，然后将蒸汽通⼊灼热的燃料层进⾏反应。
由于反应吸热，燃料层及蓄热室温度下降⾄⼀定温度时，⼜重新送空⽓⼊炉升温，如此循环。
当⽬的是⽣产燃料⽓时，为了提⾼煤⽓热值，有时提⾼出炉煤⽓温度，借以向热煤⽓中喷⼊油类，使油类裂解，即得所谓增热⽔煤⽓。
近年来，正在开发⾼温⽓冷堆的技术，⽤氦为热载体将核反应热转送⾄⽓化炉作为热源，以⽣产⽔煤⽓。
在⼯业⽣产中绝⼤多数的化学反应过程是在变温条件下进⾏。
这⼀⽅⾯由于化学反应过程都伴随着热效应，有些热效应还相当⼤，即使采⽤各种换热⽅式移⾛热量（放热反应）或者输⼊热量（吸热反应），对于⼯业反应器都难以维持等温。
特别是⽓固相固定床催化反应器，要想达到等温更为困难。
另⼀⽅⾯许多反应过程等温操作的效果并不好，⽽要求有⼀最佳温度分布。
如⼯业上进⾏合成氨，合成甲醇之类的可逆放热反应，便属于这种情况。
再者，对于⼀些复杂反应、其主、副反应的活化能⼤⼩不同，温度的⾼低对主、副反应速率的影响也不同。
所以，可通过改变温度的⽅法来改变产物的分布，使⽬的产物的收率最⼤。
变换工段操作规程
变换工段操作规程一、工艺概述经过脱硫、除尘后的水煤气中，除含有双氧水生产时所需要的氢气外，还含有26~30%的一氧化碳及其它气体。
直接分离一氧化碳是比较困难的，但在一定的温度条件下，借助低变催化剂的催化作用，可使水煤气中一氧化碳与水蒸汽发生反应，生成二氧化碳和氢气。
二、化学反应原理变换的主要反应是在一定的温度条件下，气体中的一氧化碳与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳，反应方程式如下：CO+H 2O （g 2+H 2+41KJ/mol这个反应的特点是：（1）反应前后体积没有变化；（2）反应前后是放热的；（3）是完全可逆的反应，当正反两个方面进行的速度相等时，反应达到平衡。
1、影响化学平衡的因素（1）温度的影响，变换反应是放热反应，温度降低、平衡向生成氢气和二氧化碳的方面移动。
（2）反应物浓度的影响，增加反应物浓度或减少生成物浓度，反应向有利于生成二氧化碳和氢气的方向进行，可采用增加蒸汽量来实现。
2、影响反应速度的因素，变换反应在有催化剂存在时，才能大大加快反应 速度，另外提高温度和增加蒸汽用量对加快变换反应的速度也有很大作用。
三、工艺流程1、水煤气气体流程：压缩机 → 冷却器 → 除油器 → 热交换器 → 电加热器 → 变换炉一 、二段 → 变换炉三段 → 热交换器 →冷却器 →气水分离器 → 精脱硫塔（A ） →精脱硫塔（B ） → PSA 提氢装置。
2、软化水流程：由电厂送的软化水 →加压水泵 →变换炉二、三段。
3、蒸汽流程：由电厂送的蒸汽 →汽水分离器 → 电加热器 →变换炉一段。
4、循环水流程：凉水泵→冷却器→热水池→热水泵→冷却塔→凉水池→凉水泵。
四、主要设备及性能1、水煤气压缩机：L—40/0.2—8型往复式压缩机，Q：40m3/min，N：280KW,压缩机的任务是把水煤气输送到后工段，并提供过程进行所必要的压力条件。
2、变换炉φ1600×7000，变换一段上层装填抗氧剂和抗毒剂，变换二、三段上层均装填耐火球，下部装填低变催化剂，是完成一氧化碳和水蒸汽反应生成二氧化碳和氢气的主要设备。
水煤气变换新工艺
串二个低变也称为中低低， 该法就上述中串低的流
程上再串一个低变炉 （ ， 段） 二个低变炉 （ 段）之间要
有降温， 用水冷激或水加热器均可，由于反应终态温度
２１ ．饱和塔的作用及缺点。
传统的饱和热水塔是一种气液直接接触的增、 减湿 设备， 它由热水塔和饱和塔两部分所组成。 在热水塔中， 变换气与热水相接触， 过量蒸汽冷凝和气体降温使热水
一由于水煤气中的氧和硫化物在饱和热水塔循环水中生成酸性的硫酸盐水煤气的脱硫大多数使用氨水又为了降低饱和热水塔的腐蚀也往循环水中加入氨水这样使饱和塔的总固体硫酸盐居高不下通过带水或水雾进入变换炉一段总固体大都为铵盐在中串低或中低低流程中由于进口温度为300c铵盐挥发后都沉淀在后面的低变催化剂上这就是中串低的低变和中低低的第一低变使用寿命短的万吨合成氨， ０２ １ ０ ２０
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降低催化剂利用率。 而且循环热水腐蚀介质随着变换气 带出热水塔， 是造成二水加热器、 软水加热器腐蚀的重
要原因。
三、 循环热水中 的氧和硫化物在金属填料的 催化作 用下还有部分生成元素硫， 而元素硫熔点是１ ．０， １５ 沉 ４ Ｃ
变换炉为中变炉串一个低变炉（ 也称中串低， 段） 在 原中变炉的后面串上一个低变炉， 中变炉有冷激可直接 串在主热交换器后， 中变炉为中间换热则在主热交后配 置一个调温水加热器，再串上低变炉，该法处理简单， 可随时进行， 将低变炉、 调温水加配置好， 并人系统即 可。 热量回收采用饱和热水塔， 该流程也称为炉外串低
水煤气CO变换工艺技术研究
水煤气CO变换工艺技术研究发布时间：2022-09-29T03:48:07.651Z 来源：《科技新时代》2022年5期第3月作者：郑瑞康黄玮[导读] 阐述了CO变换工艺技术的发展趋势，即主要集中在新型催化剂的开发、郑瑞康黄玮山东华鲁恒升化工股份有限公司山东德州 253000摘要：阐述了CO变换工艺技术的发展趋势，即主要集中在新型催化剂的开发、新型结构变换炉设计及相应的工艺流程设计上。
新型变换催化剂的开发主要是通过载体改良或找到性能更优的助剂和活性物质，以及研制具有更小颗粒尺寸和更大比表面积的异形变换催化剂来完成；对于现代的大型化工装置，等温和轴径向结构变换炉的优势更为明显，未来的变换炉设计将会向着等温变换炉和轴径向变换炉的方向发展；对应的等温变换工艺技术将是变换工艺技术的主要发展趋势之一。
关键词：CO变换；催化剂；变换炉目前，对CO变换（以下简称“变换”）工艺技术的研究已超过１３０年，变换工艺技术最先是应用在煤制合成氨流程中，生产出合成氨所需要的氢，现已广泛应用于石油化工和化学工业中。
在未来的化工行业中，变换工艺技术还将得到进一步的优化、提升和发展。
变换工艺技术的发展趋势主要集中在新型催化剂的开发、新型结构变换炉设计及相应的工艺流程设计中。
1新型变换催化剂的开发1.1铁铬系高温变换催化剂铁铬系高温变换催化剂于２０世纪２０年代开始工业化推广，随即得到工业验证和大量应用。
但在实际工业应用中，引起催化剂中毒而导致表面活性降低的主要原因是高温烧结，同时易发生F‐T副反应，所以反应过程要求有很高的水气比（水分／干气）。
另外，由于组分铬具有毒性，易对人员和环境造成不可逆转的危害。
为了降低能耗而适应相对较低水气比变换工艺，高温变换催化剂有２种改进型—含铜或锰的铁基型和不含铁、铬的铜基型。
近些年，国内外研究人员尝试采用过渡金属元素或稀土元素取代铬，研制具有高活性的低铬或无铬铁系催化剂，从而降低或避免铬引起环境问题的可能，如丹麦托普索公司开发的KK‐１４２为铜基高变催化剂，无F‐T副反应发生，活性比传统高变催化剂活性高出１倍；ICI公司研制的含铜Fe‐Cr基改进型高变催化剂适用于低水气比条件，同时F‐T副产物的量减少９０％以上，且不含有毒的六价铬；国内西北化工研究院研制出的二氧化硅载铜催化剂具有很高的热稳定性和变换反应活性。
水煤气变换催化剂研究新进展【文献综述】
水煤气变换催化剂研究新进展【文献综述】毕业论文文献综述化学工程与工艺水煤气变换催化剂研究新进展一、前言部分水煤气是通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳，氢气，燃烧后排放水和二氧化碳，有微量CO、HC和NO X。
燃烧速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，据国外研究和专利的报导压缩比可达12.5。
热效率提高20－40％、功率提高15％、燃耗降低30％，尾气净化近欧IV标准，还可用微量的铂催化剂净化。
比醇、醚简化制造和减少设备，成本和投资更低。
压缩或液化与氢气相近，但不用脱除CO，建站投资较低。
还可用减少的成本和投资部分补偿压缩(制醇醚也要压缩)或液化的投资和成本。
有毒，工业上用作燃料，又是化工原料。
二、主题部分（阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述）1负载金超微粒子WGS催化剂金由于化学惰性和难于高度分散，一般不用作催化剂。
传统上金催化剂的制备大多采用浸渍法，无法制得具有高活性的金超微粒子。
因此，并未显示出较其它金属催化剂更好的催化性能。
80年代以来，人们通过改变制备方法获得高度分散态金催化剂，显示出其超常的催化性能。
它对许多反应都具有极高的催化活性，如CO，H2氧化、烃类完全氧化、N0直接分解或用CO还原、CO加氢反应等；而且催化反应温度较低，如在200K 就能催化氧化CO。
亦适宜作金属和载体相互作用及其催化反应机理的研究模型。
因此，近年来有关金催化剂的研究和开发日趋活跃。
本节简述负载型金催化剂在水煤气变换反应方面的研究进展。
1.1载体种类的影响采用不同载体制备负载型金催化剂，其催化活性、选择性及稳定性都表现出很大的差异。
文献【14～24】中采用的载体有α -Fe2O3,Al2O3,TiO2,ZnO,ZrO2,CeO2,Ni(OH)2,Co3O4和沸石分子筛等。
研究发现，以Fe2O3，CeO2，ZrO2或TiO2为载体制备的负载型金催化剂具有较好的催化性能。
Andreeva等比较了Au/Fe2O3，Au/Al2O3，CuO/ZnO/Al2O3催化剂的水煤气变换反应活性。
水煤气的变换工艺
(3)合成氨变换CO的确定？ 液氮洗冷量回收的一部分，1％的CO含量可以维持液氮 洗的冷量平衡，少加液氮提供冷量。 作为液氮洗的处理气体，CO在整个流程中可以控制即 通过控制变换工艺使CO含量降低至0.4％，可以有效的减 少液氮洗去燃料气管网的CO气量！ 哪一种更经济！ 液氮洗冷量： ①高压氮气产生J-T效应而获得了液氮洗工序所需的绝大 部分冷量。 ②从空分装置引入的液氮向液氮洗工序提供补充冷量。 ③燃料气和回收氢气的冷量回收。
3.水汽比 （1）定义：是指水蒸汽与水煤气中干基 工艺气的体积比。 (2)计算方法：水蒸汽/工艺气 或 在饱和状态下：P水/(P总－P水）； (3) 作用：水汽比增加能够提高变换反 应的平衡变换率，加快反应速度。 从反应方程式来看，提高水气比即增 加水的含量有利于CO 的转化。 同时，一定的水气比可以带走大量的反 应热，起到降低床层温度的作用。
甲醇变换1.2.3分离器 不凝气去硫回收 高闪气来至气化 来至洗氨塔
氨变换1.2分离器 变换冷凝液槽 冷凝液气提塔
高温冷凝液去气化
0.3Mpa蒸汽
冷凝液去气化
高压冷凝液泵
低压冷凝液泵
高温冷凝液：去冷凝液槽经加压后去水洗 塔； 低温冷凝液：去蒸发热水塔：
公用工程在变换： 锅炉给水：脱盐水经加热后进入除氧槽，使水中 的O2＜15ug/l，然后由锅炉给水泵送到各废锅。 脱盐水经换热器加热后由30℃升高到90℃左右。 脱盐水指标： PH=8.8-9.2； Fe：《50ug/L； 电导率：《20ug/cm； Cu：《10ug/L； SiO2： 《20ug/L； O2: 《15ug/L； 硬度： 《0.2mmol/cm；
降温后的变换气与甲醇来的驰放气进入低温变换 炉，炉内装有两段耐硫变换触媒，出口变换气 CO浓度为1.0%（干）；出低温变换炉的变换气 276℃经低变废热锅炉降温至205℃，同时生产 1.2MPaG蒸汽，然后进入第一水分离器分离掉冷 凝液；分离掉冷凝液后的变换气进入低压废热锅 炉降温，同时生产0.4MPaG饱和蒸汽，然后进入 第二水分离器分离掉冷凝液后再依次经并列的低 压锅炉给水加热器Ⅰ脱盐水加热器Ⅰ、变换气水 冷器Ⅰ温度降至40℃，然后进入洗氨塔Ⅰ的底部 洗涤氨后送至低温甲醇洗。
高效水煤气变换制氢研究获突破
山西化工sxhgbjb@・192・第41卷3.3.2膜生物反应器借助膜生物反应器对污泥与废水进行处理是近几年流行起来的一种处理技术。
膜生物反应器具有较高的截留率，并且把浓缩液回流至生物反应器内，这样使反应器中拥有了很低的污泥负荷以及较高的微生物浓度，并且具有较长的污泥停滞时间，进一步降解了很多的有机物。
4结语总而言之,污泥的处理处置技术正处于持续发展的进程中，针对污泥的处置与处理,共包含两种方式，第一，对系统形成的污泥实施末端处理，让其实现无害化、减量化、资源化以及稳定化等目的，第二,在污水处理的原位实施减量的措施，处理污泥的源头问题，降低污泥的排放量，于是，把这两种污泥的处理处置的方式结合起来使用，首先降低污泥的产生量，余下的少许污泥可实施末端处理，可获得很好的效果，应该是污泥处理处置技术未来发展的一个方向。
参考文献：[1]苏海佳，王陆玺，邓爽，等.好氧颗粒污泥技术及研究进展[J].化工进展，2016,35(6):1914-1922.[2]周乃然，温超，程刚.城市污水厂污泥稳定化技术研究进展[J].应用化工，2016,45(3):547-549.[3]庄修政，阴秀丽,黄艳琴，等.城市污泥水热脱水处理的工业应用与研究进展[J].化工进展，2017,36(11)：4224-4231.[4]刘奇，李智.剩余污泥处理技术现状与进展研究[J].四川化工，2016,19(2)：20-22.[5]灿波.刍议城镇污水处理厂剩余污泥处理处置技术[J].工程技术，2016(11):245.Research progress of domestic sludge treatment and disposal technologyCHEN Hongxia(Huozhou Coal and Electricity Group,Linfen Shanxi041600,China)Abstract:With the acceleration of urbanization and the improvement of sewage treatment skills,the problem of urban sludge has become increasingly prominent.This paper analyzes the traditional sludge treatment and disposal technology and the new sludge treatment and disposal technology,and points out some effective suggestions on the urban sludge treatment and disposal technology according to the specific conditions of our country,which is in order to give some references for the future research of urban sludge treatment and disposal.Key words:domestic sludge；treatment and disposal；research progress高效水煤气变换制氢研究获突破近日，从北京大学化学与分子工程学院传出消息，该院马丁教授与大连理工大学石川教授、中科院山西煤化所温晓东研究员课题组合作,研发出高效水煤气变换制氢催化剂，大幅提升了催化剂的反应活性及长效稳定性,在催化制氢领域取得突破性进展。
半水煤气变换全低变改造的工艺分析
半水煤气变换全低变改造的工艺分析水煤气的主要成份是H2和CO，是由水蒸汽与灼热的无烟煤或焦炭作用而得。
水煤气的主要用途是制作合成氨原料气以及用作工业或生活燃料。
本文以石家庄中冀正元化工有限公司的变换全低变改造项目为例，对半水煤气净化工艺进行了分析评价。
标签：合成氨半水煤气净化能耗分析1 工艺技术方案及工艺流程石家庄中冀正元化工有限公司的变换全低变改造项目的目的是将我公司现在变换采用的等温变换工艺改造成全低变工艺。
新上一套三段全低变变换炉。
对系统进行优化改造，改善煤气变换效果。
预期达到如下变换效果：变换气主要组分按如下计算：CO：30%；CO2：7.5%；H2：41%；N2: 20%；O2：0.4%；CH4:1.5%。
系统出口CO：根据甲醇产量调节。
①1.5～2%。
②10～12%（多产甲醇时）。
这样有效解决我公司变化工段设备紧张，产量有限，无备用设备，一旦出现故障将影响生产的局面；对变换增量、增效具有实际意义。
项目完成后，日产总氨550吨，变换气流量～75000Nm3/h。
为减少停车时间，定做一台Φ4400全低变变换炉，在充分发挥现有设备生产能力的基础上进行全低变换改造，控制变换出口CO含量1.5～2%。
Φ4400变换炉改造方案说明：①将采购的鲁西化工的Φ4400低变炉改造成为三段触媒，炉内喷水，喷水段内衬不锈钢、喷头采用华硕科技股份有限公司专用产品。
触媒装填约100m3，一段触媒高度约1.8m，二段触媒高度约2.1m，三段触媒高度约2.6m。
②开工时需用电加热器功率≥1500KW。
③改造后的工艺流程：气体流程：来压缩机二段（0.8MPa-0.9MPa）的半水煤气是经过焦炭过滤器除油后进入饱和塔与循环热水传质传热的；而出饱和塔的半水煤气经气液分离器分离夹带的水分先后进等温热交与变换出口的变换气换热后进保护剂罐，再进变换一段（Φ4400变换炉第一层触媒段）进行变换反应。
经增湿喷水降温层后进入变换二段（Φ4400变换炉第二层触媒段）继续进行变换反应。
固定床间歇式制水煤气
水 蒸 气
4
5
6
7
煤 气
3
空气
1
2
各个阶段的阀门开关情况以及作用
吹风阶段:（1、5、6开）让空气中的O2跟煤层反应产 生大量的 热，减少氮气的量。 一次上吹制气:（3、5、7开）让水蒸气跟煤层充分反 应带走下半部分的热。
下吹制气:（4、2、7开）让煤气与煤层反应带走上半 部分的热，使煤层温度均衡。
二次上吹制气:（2、4、7开）使煤气管内的煤气排 尽。 空气吹净:（1、2、7开）排尽管内的煤气，也可以 从空气中得到所需要的产品N2
CO变换工艺发展过程及趋势
CO变换工艺发展过程及趋势摘要本文介绍了CO变换工艺的发展过程和趋势,论述了变换催化剂、反应器、节能工艺和数字模型的发展，论述了变换工艺的发展方向，指出了需要研究和解决的问题。
关键词 CO变换；催化剂；合成气；节能前言一氧化碳变换（也称水煤气变换，water gas shift）是指合成气中的一氧化碳借助于催化剂的作用，在一定温度下与水蒸气反应，生成二氧化碳和氢气的过程。
通过变换反应既降低了合成气中的一氧化碳含量，又得到了更多氢气，调节了碳氢比，满足不同的生产需要（例如合成甲醇等）。
其工业应用已有90多年历史。
在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应中大量CO的去除，同时在环境科学甚至在民用化学方面所起作用也不可忽视，如汽车尾气的处理、家用煤气降低CO的含量等。
本文将从CO 变换工艺的几个因素展开论述。
一、CO变换原理[1]一氧化碳变换反应是在催化剂存在的条件下进行的，是一个典型的气固相催化反应。
变换过程为含有C、H、O三种元素的CO和H2O共存的系统，在CO变换的催化反应过程中，主要反应为：CO+H2O＝CO2+H2ΔH= - 41.2kJ/mol在某种条件下会发生CO分解等其他副反应，分别如下：2CO＝C+CO22CO+2H2＝CH4+CO2CO+3H2＝CH4+H2OCO2+4H2＝CH4+2H2O1.CO变换反应平衡受多种反应条件影响：（1）温度影响由于CO变换反应是个放热可逆反应，因此低温有利于平衡向右移。
（2）水碳比影响提高水碳比，可增加一氧化碳的转化率，有利于平衡向右移。
（3）原料气含CO2影响 CO2为反应产物，应尽量降低原料气中CO2的含量，确保平衡不向左移动。
2.CO变换反应速率受多种反应条件影响：（1）压力影响加压可提高反应物分压，在3MPa以下，反应速率与压力平方成正比。
（2）水碳比影响在水碳比低于4的情况下，提高水碳比可使变换反应速率加快。
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的饱和热水塔由于气体与水直接接触， 水蒸发平衡线是 曲线， 操作线是直线， 热回收效率提高受到了限制， 欲 达高热回收率， 需采用多级饱和热水塔， 不仅投资增大，
而且流程复杂， 操作管理较为困难。 饱和热水塔使用多年来， 除了投资大、 操作复杂、
热回收率低问题外、 主要是总固体污染催化剂、 腐蚀设 备严重，其原因是： 一、 由于水煤气中的氧和硫化物在饱和热水塔循环 水中生成酸性的硫酸盐，水煤气的脱硫大多数使用氨
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新技术篇＂ ｒ ） 水煤气变换新工艺
陈劲松
（ 湖北省化学研究所国家Ｃ Ｏ变换催化剂工业基地）
Ｔ ｅ ｅ Ｐ ｏ ｅ ｓ Ｗ ａ ｅ Ｃｏ ｌ ｓ ａ ｓｏ ｍ ｈ Ｎ ｗ ｒ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ Ｇａ Ｔｒ ｎ ｆｒ
数量， 一旦污染极易就造成一段催化剂偏流、 阻力增大、
失活缮，这就是一段催化剂使用寿命短的主要原因之
二、 同样由于循环水的酸性盐含量多， 造成饱和热 水塔筒体、 填料及水加热器的腐蚀； 特别在全低变流程 中的水加热器的气相和水相温度高于中串低（ 包括中低 低） 的温度， 操作上稍不注意就会使水加热器造成酸性 腐蚀而泄漏， 使煤气中的氧和毒物进人低变床层， 导致 催化剂失活；循环水的总固体进入床层引起阻力增大，
水， 又为了降低饱和热水塔的腐蚀也往循环水中加人氨 水， 这样使饱和塔的总固体 （ 硫酸盐） 居高不下， 通过
带水或水雾进人变换炉一段， 总固体大都为按盐， 在中
串低或中低低流程中由于进口 温度为一 ００， ３０ 按盐挥
发后都沉淀在后面的低变催化剂上， 这就是中串低的低 变和中低低的第一低变使用寿命短的原因。 对于全低变 流程， 由于按盐不能挥发全部堆积在一段表面， 而其催 化剂数量远远低于中串低 （ 包括中低低） 的中变催化剂
吨）气体净化 ２０Ｎ ．， １ ． ０５ ｏ４ Ｐ ７ １
以水煤气２０Ｎ ３ｈ ００ Ｍ ／ 计， ． ａ ０８ Ｐ Ｍ
流程为： 冷却、 油分后的煤气４ ℃一过滤器， ０ 除油 一主热交 １０ 添加蒸汽４０ ｇ ｈ ９＇ Ｃ， ０Ｋ ／ 一变换一段至３６ ８
２０ 年年会专刊 ０６
Ｎ Ｉ９ Ｏ
（１ １） 河南新乡化总肥厂 ２ 万吨合成氨 ３
待用。
参考文献
［ 武玉蝉． １ ］ 全低变工艺在中型合成氨厂的应
用．中氮肥．２０Ｎ ．， ８ ０３ ｏ１ Ｐ ２
取消热水塔流程： 无饱和塔三段式变换流程衡算举例，
［ 全低变工艺在我厂的生产运行总结（ ２ ］ 贵州化肥厂１万 ２
Ｃ ｅ Ｊ ｓｎ ｈ ｎ ｎ ｏ ｇ ｉ
（ｕｅ Ｃ ｅ ｉ ｌ Ｈ ｂｉ ｍ ｃ ｈ ａ
与传统的制氢方法相比 用间歇式气化炉（Ｇ） ＵＩ 产水
煤气制氢的成本要低得多， 本文介绍近年来水煤气变换
的新工艺。
理类似。
与中串低相比中低低流程由于中变催化剂减少， 一 旦中变漏氧或热交或水加泄漏， 第一低变极易中毒， 因
需要专门配置精脱硫） ， 究其原因是传统的变换系统都采 用了饱和热水塔工艺， 煤气中的各种有机硫通过循环热 水溶解， 再通过变换气释放出来， 循环热水成为有机硫的
‘ 走私通道’ ， 有些工厂精脱硫出口 存在较高的 ‘ Ｏ 非Ｃ ｓ
有机硫’可能就是此原因。 ，
如果采用无饱和塔流程就不存在这个问 精脱硫 题，
串二个低变也称为中低低， 该法就上述中串低的流
程上再串一个低变炉 （ ， 段） 二个低变炉 （ 段）之间要
有降温， 用水冷激或水加热器均可，由于反应终态温度
２１ ．饱和塔的作用及缺点。
传统的饱和热水塔是一种气液直接接触的增、 减湿 设备， 它由热水塔和饱和塔两部分所组成。 在热水塔中， 变换气与热水相接触， 过量蒸汽冷凝和气体降温使热水
１ 月应用。 ２
（） ３ 山西原平化肥厂， 万吨合成氨， ０２ １ ０ ２０
扣 月
卜术 卑」 、、 ℃Ｊ ／
脱水 年 １ 盐 月应用。 点 琳 附川 淤
汁 林 ｝针 、
（ 湖南湘潭， 万吨合成氨， ０４ 月 ２０年６ ４ ） １ ６
ｋｉ 应用。 ４ ＊
淀在饱和热水塔的填料上， 造成堵塔， 降低了饱和热水 塔的使用效率。 四、 水煤气的氧和有机硫通过循环热水进人变换气 给后工段带来麻烦。 士主 五 现象的根本原因是水煤气中的氧和硫化物及循 环热水， 这对于使用饱和热水塔的变换工艺而言， 是难 以解决的问题。
多年来为变换节能降耗作出过历史性贡献。 此外， 传统
ａ 寸 １ ６ ｆ
ｗ ｗｃｉ －ａｅ ． ｍ ｗ ． ｎ ｇ ｓｓ ｏ ｈａ ｃ
降低催化剂利用率。 而且循环热水腐蚀介质随着变换气 带出热水塔， 是造成二水加热器、 软水加热器腐蚀的重
要原因。
三、 循环热水中 的氧和硫化物在金属填料的 催化作 用下还有部分生成元素硫， 而元素硫熔点是１ ．０， １５ 沉 ４ Ｃ
变换三段至２２ Ｏ ２５ ４Ｃ， 一 ． Ｃ ％＊主热交。
２４ ．工业应用 （ 半水煤气）
２３ ．流程示意图
』
一 山 呼 七
（ 南京化工厂， １９年应用。 １ ） ２ 万吨合成氨， ８ ９
一 拍 勺
－ 一
一
乡
（） ２ 河北冀州化肥厂，万吨合成氨，０１ ４ ２０ 年
比中串低降低一 ０ ， ３１ 所以其节能效果要好一些。 Ｃ 当然
也有串三个低变炉 （ ，称为中低低低工艺，方法原 段）
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新 技 采丽毛
温度升高； 在饱和塔中， 把升高了温度的水与水煤气直 接接触， 水蒸汽蒸发使气体增湿， 将热量转变为变换反 应所需要的水蒸汽。 传统的饱和热水塔的设计主要是针对回收变换反应 过量蒸汽而言的。 在原先中温变换的情况下， 反应过量 蒸汽通过热水塔中的冷凝和饱和塔中的蒸发得以回收，
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ＩＩ Ｑ ｔ
部份可以简化。同时煤气中的非 Ｃ ｓ Ｏ 有机硫 （ 常用的 水解方法难脱除）也不会串到后工段， 对甲醇或合成催 化剂是极有利的。
新技 术
℃，Ｏ ７５ 喷水增Ｍ ２ｇ ｈ 至２０ Ｃ 一１． ％， ２ ｋ ／ ， ０℃一变换二 ５ 段至２８ Ｃ ７０ 一喷水增湿１２ｇ ｈ 至２０ ９１ Ｏ一 ． Ｃ， ％ ５ｋ ／ ， ０ ℃一
２２ ．取消饱和塔的依据及优点
一 使水煤气的氧与硫化物处于无水情况， 就不会 造成硫酸盐化。 而热水塔的循环水不与煤气接触， 不含 有氧， 也就是使变换系统水、 气相分别处于 “ 有氧则无 水， 有水则无氧”的 “ 非腐蚀” 状态， 这样使硫酸盐的 总固体大大减少， 又不产生设备的酸性腐蚀， 从而杜绝 由于饱和塔带水、 水加热器泄漏引起的阻力增大、 偏流、 失活等等的问题。
变换炉为中变炉串一个低变炉（ 也称中串低， 段） 在 原中变炉的后面串上一个低变炉， 中变炉有冷激可直接 串在主热交换器后， 中变炉为中间换热则在主热交后配 置一个调温水加热器，再串上低变炉，该法处理简单， 可随时进行， 将低变炉、 调温水加配置好， 并人系统即 可。 热量回收采用饱和热水塔， 该流程也称为炉外串低
变。
部使用耐硫变换催化剂的 全低变工艺 ，各段进口 温
度均为２０ 左右。 ０℃ 在相同 操作条件和工况下其设备能
另一种中串低是将中变炉的第三段作低变段用， 将 力和节能效果都比原各种形式的中串低、中低低要好，
主热交位置从三段移至二段出口， 二段为水冷激则 一、 热交出口 直接进三段 （ 低变段） 否则要增设一个调温 ， 水加。 该法省去一个低变炉， 投资省， 但改造费时， 需要 在大修时进行。 由于中变催化剂的空速较大， 要注意对 中变催化剂的维护， 该流程也称为炉内串低变。
１２中低低工艺 ．
其改善程度与工艺流程有关。
１％ 年以前的全低变工艺仅仅是将中变催化剂直 ９
接更换为耐硫低变催化剂， 一段催化剂的寿命较短， 经过
多年的努力现已 得到解决。 前 全低变 工艺在全国一 目 百多家中、小氮肥厂运行， 最长达 １ 年之久， １ 被列人化 工国家科技成果重点推广计划项目。 ２ 取消饱和塔变换工艺
， 传统采用饱和热水塔的变换传统工艺
１１ ． 中串低工艺
此要求催化剂有较强的抗毒性能， 否则严重影响使用效
果。 同时由于反应的汽气比降低， 第二低变反应温度也 较低， 因此对催化剂特别对第二低变催化剂的活性要求 更高。 １３ ．全低变工艺 为了从根本上解决中串低或中低低流程中 铁铬系中 变催化剂在低汽气比下的程 ：
（） ８山西晋丰煤化工有限责任公司闻喜１万吨合成 ４ 氨， ０５ 月应用。 ２０ 年４
（） ９ 贵州化肥厂 １万吨合成氨， ０５ １ ３ ２０ 年
月应用。
保剂 护
（） １ 山西晋丰煤化工有限责任公司高平１ ０ ７
万吨合成氨 ，２０ 年 ９ ０５ 月应用。
称 寸 杯
爪 平琳 以，－． ．
厂 圳 份
（） ２０年１月。 ５ 安徽太和， 万吨合成氨， ４ ２ ５ ０ （） ６山东章丘二化 ５ 万吨合成氨， ０ 年 １ ２５ ０
Ｔ煤 Ａ气
变炉 换
材
月。
（） ７越南社会主义共和国河北化工氮肥厂，
二． 整个变换温度控制都用喷水增湿量来调节， 彻
底解决了用水加热器换热工艺中的设备材质要求高、 进
出口 管线杂、阀门多的问 题。
三． 由于喷水增湿的热损小于水加热器， 加上没有了 饱和塔的热水排放， 其热量（ 蒸汽） 回收率高． 特别要指出的是： 变换工段的低变炉出口 的有机硫 一般为一 ． ｍ， ０５ｐ 但变换系统出口 ｐ 都为２ ｐ ｍ（ － 这就 ３ｐ