一氧化碳的变换

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项目三一氧化碳的变换
反应放出的热量，随着温度升高而降低。不同温度下反应热可以用下式计算:
不同的文献发表的反应热计算或反应热数据略有差异，主要是由于所取的恒压热容数据不同所致，但差别很小，对于工业计算没有显著的影响。表3-3-1列出了一氧化碳变换反应热效应。
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项目三一氧化碳的变换
平衡常数是温度的函数，可通过范特荷莆方程式计算:
不同温度下一氧化碳变换反应的平衡常数见表3-3 -2。
(三)平衡含量的计算
以1 mol湿原料气为基准，
分别为初始组成中CO,
H2O ，CO2和H2的体积分数，xD为CO的平衡转化率(或变换率)，则各组分的平衡含量分别为:
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项目三一氧化碳的变换
(二)一氧化碳的分解一氧化碳在某种条件下会发生分解反Baidu Nhomakorabea而生成游离碳和二氧化碳。
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项目三一氧化碳的变换
生成的游离碳极易附着在催化剂表面上，使催化剂活性降低，严重时将使催化剂不能使用，而且消耗了一部分一氧化碳，所以这一副反应非常有害。
一氧化碳的分解是放热和体积缩小的反应，所以在降低温度和增加压力的条件下，会使反应向生成碳的方向进行;金属铁和碳化铁的存在也会加速此反应的进行。另一方面，一氧化碳的分解与变换催化剂的组成和反应时气体中的水蒸气含量有关。
一氧化碳变换率和平衡变换率: ①一氧化碳变换程度通常用变换率表示。一氧化碳变换反应是等体积反
应，反应前后体积相等。在工业生产中，为了简便起见，采用分析蒸汽冷凝的干气组分来计算变换率。
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项目三一氧化碳的变换
对于干气体积来说，反应后的气体体积有所增加，因为一个CO分子反应后生成CO 2和H2分子各一个，都在干气中，其变化率x的计算为:
②平衡变换率是变换反应达到化学平衡时，有多少CO(干)进行了变换反应。平衡只是一种理想状态，所以，平衡变换率可用来衡量CO变换的最大程度。
二、一氧化碳变换反应的化学平衡
(一)变换反应的热效应变换反应的标准反应热△ H298 ，可以用有关气体的标准生成热数据进
行计算:
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所以: 实际生产中则可测定原料气及变换气中一氧化碳的含量(干基)，而由下
式计算一氧化碳的实际转化率x。
(四)影响变换反应化学平衡的因素 1.温度的影响根据化学平衡移动原理，升高温度可促进反应平衡向左方移动，降低温
度反应便向右方移动。
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项目三一氧化碳的变换
因此，反应温度愈低，愈有利于变换反应的进行。但降低反应温度必须与反应速度和催化剂的性能一并考虑。对于一氧化碳含量较高的半水煤气，开始反应时，为了加快反应速度，一般在较高的温度下进行，而在反应的后一阶段，为了要使反应比较完全，就必须使反应温度降低一些。工业上一般采用两段中低温变换就是根据这一概念确定的。对于一氧化碳含量为2%~4%的中温变换后的气体，就只需要在230℃左右，用低温变换催化剂进行一段变换。反应温度与催化剂的活性温度有很大的关系，一般工业用的变换催化剂低于某一温度反应便不能正常进行，但高于某一温度也会损坏催化剂。因此，一氧化碳变换反应必须在催化剂适用温度范围内选择优惠的工艺条件。
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项目三一氧化碳的变换
一氧化碳变换为一可逆反应，增加蒸汽添加量可使反应向生成氢和二氧化碳的方向进行。因此，工业上一般均采用加入过量的水蒸气的方法，以提高一氧化碳变换率。
因此，变换温度愈低愈有利于反应的进行，并可节省蒸汽用量。同一温度下，蒸汽用量增大，平衡变换率随之增大，但增加的趋势是先快后慢。因此，要达到很高变换率，蒸汽用量将大幅度增加。这不仅经济上不合理，同时还会使催化剂层温度难以维持。
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项目三一氧化碳的变换
温度对反应平衡的计算可以通过范特荷莆方程式计算。所以，根据气体的组分及各温度的平衡常数，可以计算出经过一氧化碳变换后气体的平衡组成。
2.压力的影响一氧化碳变换反应是等分子反应。反应前后气体分子数相同，气体总体
积不变。若为理想气体，压力对反应的平衡没有影响。日前的工业操作条件下:压力在4 MPa以下，温度为200℃~500℃时，压力对变换反应没有显著的影响。 3.蒸汽添加量的影响
4.二氧化碳的影响从一氧化碳的反应方程式来看，在变换反应过程中，如果能将生成的二
项目三一氧化碳的变换
一、一氧化碳变换的原理
一氧化碳变换是在催化剂的作用下，且在一定的温度(高于催化剂的起始活性温度)条件下，CO和水蒸气发生反应，将CO转化为H2和CO 2。其化学反应式为:
这是一个可逆、放热、反应前后体积不变的化学反应。压力对反应平衡没有影响，降低温度和增大水/气比(水/气比是指进口气体水蒸气的分子数与总干气分子数之比)会有利于反应平衡向右移动。
还可进行其他反应:
由于所用的催化剂对变换反应有良好的选择性，可抑制其他反应的发生，因此副反应发生的概率很小。
(二)变换反应的平衡常数一氧化碳变换反应通常是在常压或压力不太高的条件下进行，故平衡常
数计算时各组分用分压表示已足够精确。因此平衡常数KD可用下式计算:
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项目三一氧化碳的变换
其他副反应如下。
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项目三一氧化碳的变换
(一)甲烷化反应在一氧化碳与水蒸气共存的系统中，是含有C, H, O三个元素的系统。
从热力学角度，不但可能进行式(3一3一1)的变化反应，而且还可进行其他反应，如:
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项目三一氧化碳的变换
这一点与甲烷蒸气转化、煤气化等系统中所出现的反应式有相似之处。但是，由于所用催化剂对反应式(3 -3-1)具有良好的选择性，从而抑制了其他反应的发生。在计算反应系统平衡组成时，采用反应式(3-3-1)的平衡关系，其结果基本符合实际情况。从以上反应式看，降低温度和增加压力有利于生成甲烷的反应。但在实际生成中采用的工艺条件下，这一副反应是不会发生的。降低床层的热点温度、增加水/气、提高空速都可以抑制甲烷化副反应的影响。