谈一氧化碳变换工艺条件选择

谈一氧化碳变换工艺条件的选择

摘要：本文根据作者多年工作经验，从中温变换工艺条件、低温变换工艺条件和耐硫低温变换工艺条件三个方面探讨了一氧化碳

变换工艺条件的选择，希望能够对同仁提供帮助。

关键词：化工；一氧化碳变换；工艺条件；选择

1 中温变换工艺条件

1.1 温度

变换反应存在最适宜温度，如果变换反应在最适宜的温度条件下进行，那么它的反应速率将会是最大的，所需要催化剂的用量也会相应的最小，但是在实际的生产过程中完全按照最适温度进行时不现实的。变换过程的操作温度应综合各方面因素来确定。其主要原则如下。

（1）在活性温度范围内操作，变换反应发生时的温度一定要满足催化剂活性温度的要求。开始反应时的温度要比催化剂起始活性的温度高20℃，不同的催化剂开始反应的温度为32℃～38℃，热点温度为45℃～50℃。（2）尽可能接近最适宜温度曲线进行反应，根据原料气中co的含量，将催化剂分为一段、二段或多段，段间进行冷却。主要是采用中间间接换热式（用原料气或蒸汽间接换热）或中间直接冷激式（即在段间加入冷激水、水蒸气、冷煤气降温）的冷却方式来降低反应系统的温度，使变换过程操作线接近最适宜温度曲线。几种冷却方式混合使用，尽可能不用煤气冷激和蒸汽冷激，是用喷水冷激，以利于降低蒸汽的消耗。一些较新的设计中，

喷水冷却方式已被废热锅炉所取代，这样可以获得高压或低压蒸汽供氨厂其他用途。

1.2 压力

变换反应的平衡中压力的影响微乎其微，但是压力大可以加快反应速度。让设备变得更加紧凑，这样方便于过热蒸汽的回收利用。因为干变换气物质的量大于干原料气的物质的量，所以，常压变换后压缩变换气的能耗比压缩原料气进行加压变换的能耗高15%～30%，但是加压变换时我们需用压力比较高的蒸汽，相应的对设备的材质要求更高。所以，小型合成氨厂的操作压力一般为0.8～1.2mpa，中型厂为1.2～1.8mpa、大型厂为 3.0～8.0mpa。

1.3 汽压比

水蒸气的量增加了，就会有助于提高co的平衡变换率，并且能够降低co残余的含量，使反应的速率增大，所以在实际生产中所采用的水蒸气都是过量的。水蒸气过量还能抑制析炭和甲烷化等其它反应的发生，能够维护催化剂活性的稳定，还能够起到载热体的作用，减小催化剂床的层温。水蒸气用量的多少可以对床层温度进行很好的调节。在变换过程中最主要的消耗就是水蒸气的用量，为了降低能耗，在工业的生产过程中应当在满足变换工艺要求的前提下，尽可能的减少水蒸气的消耗。中温变换操作适宜的汽压比为h2o/co=1.5～3，经中温变换后气体中h2o/co可达15以上，不必再加蒸汽即可直接进行低温变换。

2 低温变换工艺条件

2.1 温度

低温变换操作温度必须较该条件下的露点温度高30摄氏度，一般控制在180～260摄氏度。

2.2 压力和空间速率

低温变换操作压力一般是随中温变换而定，一般为1～3mpa，空间速率则随压力升高而增大，当压力为2mpa左右时，空间速率为1000～1500h-1，压力在3mpa左右时，空间速率则增大到2500h-1左右。

2.3 入口气体中co含量

低温变换催化剂虽然活性高，但操作温度范围窄，对热敏感，价格高。低温变换入口气体中co含量一般为3%～6%。

3 耐硫低温变换工艺条件

3.1 温度

耐硫低温变换是在低温的情况下，根据催化剂在低温情况下的活性，把变换气体中co的含量降到1%以下。为了保证低变出口co的变换率，催化剂须分段。耐硫低温度变换操作一般入口温度为180～220℃，热点温度为330～400摄氏度，并且随着催化剂使用时间延长，催化剂活性降低，操作温度应适当提高。

3.2 压力和空间速率

一般情况下，应当根据进入低变系统的原料气压力来决定耐硫低温变换的压力，一般为0.8～3mpa。空间速率与催化剂的型号和压力相关，不同型号的催化剂确定不同的空速，且空速随压力上升而

增大。低变催化剂空速一般控制在1000～2000h-1，b303q低变催化剂用于全低变流程，其空速可控制在2500h-1。

3.3 入口气体中氧含量

如果进入低变系统原料气中氧含量高，会引起耐硫低变催化剂床层温度上涨，活性组分不同程度硫酸盐化造成催化剂活性下降，所以耐硫低温变换入口气体中氧含量应小于0.5%。

3.4 半水煤气中硫化氢含量

在co变换过程中，如果半水煤气中h2s含量高，耐硫低温催化剂中的钴和钼以硫化物形式存在，催化剂维持高活性。当反应温度高，汽压比大而气体中h2s含量不足时，易使低变催化剂出现反硫化现象，造成催化剂失活。所以半水煤气中应维持一定的h2s含量，为避免h2s含量过高使变换系统腐蚀加剧和增加后工段二次脱硫的压力，全低变流程一般控制h2s含量150mg/m3（标）左右，而中低低流程由于中变催化剂不耐硫，半水煤气中的h2s含量为100mg/m3（标）左右，中串低流程的hzs含量为50mg/m3（标）左右。

4 结语

一氧化碳变换工艺条件的选择应根据不同生产环境和流程进行

合理选择，在操作过程中注意能耗的降低和产品质量把关。

参考文献

[1] 李练昆.合成氨装置一氧化碳变换单元技术改进分析[j].大氮肥. 2011（02）