中温变换

中温变换炉的设计

摘要氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨生产经过多年的发展，

现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。合成氨的生产主要分为：原料气的制取；原料气的净化与合成。粗原料气中常含有大量的C，由于CO是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，通常，先经过CO变换反应，使其转化为易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。因此，CO变换既是原料气的净化过程，又是原料气造气的继续。最后，少量的CO用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。变换工段是指CO与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。

关键词：一氧化碳变换反应催化剂

Design of the Shift Convertor in Mesotemperature

Abstract Ammonia is an important chemical products，mainly used for the production of chemical fertilizers. Ammonia production after years of development，has become a mature chemical production process. Ammonia production can bedivided into：the gas production of raw materials，raw materials and synthetic gas purification. Crude materials often contain large quantities of gas C，due to ammonia CO is the catalyst poison，so the need for purification，usually，the first reaction after CO transform it into easy to remove the CO2and ammonia synthesis required by the H2. Therefore，CO transformation is not only feed gas purification process，but also a feed gas to the gas. Finally，the CO with a small amount of liquid ammonia washing，or low-temperature method to transform series methanation removal.

Section transform CO is the reaction of carbon dioxide and water vapor and hydrogen process. Ammonia in the process plays a very important role.

Key words carbon monoxide shift reacction activator

目录

引言 (1)

第一章一氧化碳变换 (1)

1.1工艺原理 (1)

1.1.1变换反应的特点 (1)

1.1.2变换反应的化学平衡 (1)

1.2工艺条件 (2)

1.2.1压力 (2)

1.2.2温度 (2)

1.2.3汽气比 (2)

1.3中温变换催化剂的组成和性能 (2)

第二章物料与热量衡算 (3)

2.1中温变换炉的基本计算 (3)

2.1.1水气比的确定： (3)

2.1.2中变炉CO的实际变换率的求取 (3)

2.1.3中变炉催化剂平衡曲线 (4)

2.1.4最佳温度曲线的计算 (5)

2.2中变炉一段催化床层的物料衡算与热量衡算 (6)

2.2.1物料衡算 (6)

2.2.2中变炉一段催化床层的热量衡算 (7)

2.2.3中间冷凝过程的物料和热量计算 (9)

2.3中变炉二段催化床层的物料与热量衡算 (10)

2.3.1物料衡算 (10)

2.3.2中变炉二段催化床层的热量衡算 (11)

2.3.3中间冷凝过程的物料和热量计算 (11)

2.4中变炉三段催化床层的物料与热量衡算 (12)

2.4.1物料衡算 (12)

2.4.2中变炉三段催化床层的热量衡算 (13)

2.5中温变换炉物料与热量平衡表 (14)

2.5.1中温变换炉物料平衡表 (14)

2.5.2中温变换炉热量平衡表 (14)

第三章设备的计算 (14)

3.1触媒的计算 (14)

3.1.1第一段床层触媒用量 (15)

3.1.2第二段床层触媒用量 (15)

3.1.3第三段床层触媒用量 (16)

3.1.4触媒直径的计算 (17)

3.1.5中变炉第一段催化床层的阻力降 (17)

3.1.6中变炉第二段催化床层的阻力降 (17)

3.1.7中变炉第三段催化床层的阻力降 (18)

3.2中变炉进出口直径的计算 (18)

3.2.1中变炉进口直径计算 (18)

3.2.2中变炉出口直径的计算 (19)

3.2.3中间冷凝水进口直径 (19)

结论 (20)

致谢 (20)

参考文献 (21)

引 言

氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。合成氨的生产主要分为：原料气的制取；原料气的净化与合成。粗原料气中常含有大量的C ，由于CO 是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，通常，先经过CO 变换反应，使其转化为易于清除的CO 2和氨合成所需要的H 2。因此，CO 变换既是原料气的净化过程，又是原料气造气的继续。最后，少量的CO 用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。

变换工段是指CO 与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。

目前，变换工段主要采用中变串低变的工艺流程，这是从80年代中期发展起来的。所谓中变串低变流程，就是在B107等Fe-Cr 系催化剂之后串入Co-Mo 系宽温变换催化剂。在中变串低变流程中，由于宽变催化剂的串入，操作条件发生了较大的变化。一方面入炉的蒸汽比有了较大幅度的降低；另一方面变换气中的CO 含量也大幅度降低。由于中变后串了宽变催化剂，使操作系统的操作弹性大大增加，使变换系统便于操作，也大幅度降低了能耗。

本文通过对中温变换炉的工艺原理，工艺条件，流程，国内中温变换炉的技术研究的简单介绍，简单了解。收集有关数据，进行计算，设计设备，绘制图纸。

第一章 一氧化碳变换

1.1工艺原理

1.1.1变换反应的特点 一氧化碳变换反应式为：

CO+H 2O=CO 2+H 2+Q (1-1)

CO+H 2 = C+H 2O （1-2）

其中反应（1）是主反应，反应（2）是副反应，为了控制反应向生成目的产物的方向进行，工业上采用对式反应（1—1）具有良好选择性催化剂，进而抑制其它副反应的发

一氧化碳与水蒸气的反应是一个可逆的放热反应，并且反应速率比较慢，只有在催化剂的作用下才具有较快的反应速率[1]。变换过程中还包括下列反应式：

H 2+O 2=H 2O+Q （1-3）

1.1.2变换反应的化学平衡

在一定条件下，当变换反应达到平衡状态时，其平衡常数为：

222/p C O H C O H O K P P P P =⨯⨯

（1-4）

2C O P ， 2H P ，C O P ，2H O

P -----分别为各组分的平衡分压，Pa

变换反应的平衡常数随温度的升高而降低，因而降低温度由利于变换反应向右进行，

使变换气中残余的CO 的含量降低[2]。