平衡常数与温度的关系变换率-河南化工技师学院

蒸汽加入量 pH2O/pCO 1.24 1.55 2.03 2.68 1.33 1.73 2.31 3.10 1.50 1.97 2.69 3.68 1.63 2.31 3.25 4.54 2.00 2.88 4.18 5.95 2.62 3.99 6.01 8.76 4.43 7.27 11.45 17.13
五、一氧化碳变换工艺 1.中温变换 2.中低温变换 3.中变串低变 4.全低低变换 5.中低低变换
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六、一氧化碳脱除的原理 • 变换
CO+H2O(汽) ═ H2+CO2+Q
• 精制
联醇生产 CO+2H2 ═ CH3OH+Q
原料气精制（去除少量CO和CO2） 联醇生产与合成氨生产在一起，要求原料气中氢、氮、 一氧化碳须保持一定的比例；根据醇氨比，确定组成及变 换程度。
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三、一氧化碳脱除的总体方法 1.首先，利用一氧化碳与水蒸气作用生 成二氧化碳和氢气将大部分一氧化碳除 去。 2.采用其它方法脱除变换气中残余的少 量一氧化碳。
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四、一氧化碳变换的分类 1.高温变换（已经淘汰）
2.中温变换
3.低温变换
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§1.3.1 一氧化碳变换的意义、原理及方法
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一、一氧化碳的来源 无论以固体、液体或气体燃烧为原料，所制取的合成氨原料 气中，均含有一氧化碳,例如，固体燃料气化制得的半水煤气
含一氧化碳25%～34% 。
二、一氧化碳变换的意义 1。一氧化碳的含量高，使原料气中的氢 显得不足，使生产得不到平衡 2。一氧化碳不是合成氨的直接原料 3。一氧化碳对氨合成催化剂有毒害
400
40650
500
39860
600
38900
700
37900
800
36870
900
35820
2.变换反应的化学平衡
变换反应平衡常数：
KP
p CO p H
2 2
2
p CO p H O
1).反应温度对平衡的影响
温度升高，Kp值下降 ，温度越低，对CO变换反应越有利。
平衡常数与温度的关系：
1914 lg K p 1.782 T
当反应达到平衡时，变换率达到最大，即平衡变换率。
若H2O：CO=1：1，则
x KP 1 KP
温度/℃ 425 475 525 550 Kp 9.165 5.928 4.069 3.434 转化率/% 75.0 70.0 66.5 64.2
温度/℃ 200 225 250 275
Kp 2.279×102 1.369×102 8.615×10 5.714×10
河南化工技师学院
1.3 一氧化碳变换
安华
目 录
§1.3.1 一氧化碳变换的意义、原理及方法 §1.3.2 一氧化碳变换催化剂 §1.3.3 一氧化碳变换工艺条件的选择 §1.3.4 一氧化碳变换生产工艺流程
§1.3.5 一氧化碳变换主要设备及操作要点
§1.3.6 耐硫低温变换生产操作
学习目标
1. 能说出一氧化碳变换的目的。 2. 能准确说出一氧化碳变换的常用方法。 3.能准确写出一氧化碳变换的方程式并说 出其特点。 4. 能说出常用的一氧化碳变换催化剂的组 成及活化、钝化方法。 5. 能叙述全低变的流程图。 6.能简要叙述耐硫低温变换生产操作过程
1.CO变换的基本原理
变换反应特点
CO+H2O(汽) ═ H2+CO2+Q
反应的特点是可逆、放热、反应前后气体体积不变， 并且反应速度比较慢，只有在催化剂的作用下才具有较快 的反应速度。 温度升高，反应热有所下降。应充分回收利用变换反
应热，以便降低能耗。
温度/K
反应热/（J/mol）
298.16
41190
800
850 900
526.8
576.8 626.8
1.99
2.48 3.07
2.19
2.75 3.42
2.43
3.07 3.84
2.72
3.46 4.35
3.08
3.95 4.99
3.53
4.58 5.80
4.13
5.38 Βιβλιοθήκη Baidu.88
4.96
6.52 8.39
6.18
8.22 10.64
8.23
11.03 14.38
12.30
16.15 21.83
24.47
33.48 44.24
欲保持一定的变换率，蒸汽的用量随温度的升高而增加， 即在低温时蒸汽的用量要小于高温时蒸汽的用量。在一定的 温度下，一氧化碳的变换率亦随蒸汽用量的增加而提高，但 当蒸汽用量达到一定时，继续增加其用量，CO变换率提高并 不显著。因此不能认为增加水蒸气的用量是有利的。要考虑 经济价值，蒸汽用量太大，在反应时维持其热量平衡有很大 困难，所以钴钼催化剂，一般采用H2O/CO=1.4左右。
转化率/% 93.8 92.2 90.5 88.2
325 375
2.783×10 1.525×10
84.0 79.6
575 600
2.931 2.527
63.1 61.5
温度降低，变换率增大
2).压力对平衡的影响
由于CO变换反应前后气体分子总数不变，则压力对平衡
没有影响。但CO变换反应并不是理想气体，所以实际上是有 些影响的，但影响不大。 加压变换，可以提高反应速度、提高生产能力。 3).蒸汽添加量对平衡转化率的影响 CO变换反应是可逆反应，根据平衡移动原理，增加反应 物浓度，可使平衡向生成物方向移动，由于原料气中的CO浓 度是稳定的，因此在工业上都采用加入一定的过量水蒸气以 提高CO的变换率。
CO平衡变换率/% 温度 /K 600 650 700 750 /℃ 326.8 376.8 426.8 476.8 0.89 1.05 1.27 1.58 0.94 1.12 1.38 1.73 1.00 1.20 1.50 1.91 1.06 1.29 1.64 2.11 1.10 1.41 1.81 2.36 70 72.5 75 77.5 80 82.5 85 87.5 90 92.5 95 97.5
变换率
若反应前气体中有a moL的一氧化碳，变换后气体中剩下b
mol的一氧化碳，则变换率x为：
a b x 100 a
设VCO、V’CO为变换前后干气体中CO的体积分数 ，则可计算实 际变换率。
VCO xVCO VCO 100 100 xVCO
VCO VCO x 100 ) VCO (100 VCO