一氧化碳变换的主要设备及操作控制
小型氨厂一氧化碳多段变换流程叙述
小型氨厂一氧化碳多段变换流程叙述一氧化碳多段变换是小型氨厂中常用的一种氨合成工艺，通过多段催化反应，将一氧化碳和氢气转化为氨气。
本文将详细介绍小型氨厂一氧化碳多段变换的流程。
一氧化碳多段变换是氨合成工艺的核心环节之一，其目的是将一氧化碳和氢气转化为氨气。
一氧化碳主要来自煤气化或重油气化等工艺，而氢气主要通过气化或煤气化后的气体净化系统得到。
一氧化碳多段变换工艺可以利用一氧化碳和氢气的催化反应生成氨气，从而实现氨的生产。
一氧化碳多段变换通常由多个反应器组成，每个反应器内都装有催化剂。
反应器的数量可以根据生产需求进行调整，一般为3-5个。
每个反应器都是由多层催化剂填充而成，以增加反应的效率。
每个催化剂层之间都有冷却剂层，用以控制反应的温度。
一氧化碳多段变换的具体流程如下：1. 前处理：一氧化碳和氢气从气体净化系统中进入一氧化碳多段变换装置前，需要进行预处理。
这一步骤包括去除杂质、调整气体的比例和温度等。
2. 反应器1：一氧化碳和氢气进入第一个反应器。
在第一个反应器中，一氧化碳和氢气在催化剂的作用下发生反应，生成一部分氨气。
3. 中间处理：从第一个反应器出来的气体需要经过中间处理，主要是降低温度和去除反应产生的副产物。
4. 反应器2：经过中间处理的气体进入第二个反应器。
在第二个反应器中，剩余的一氧化碳和氢气继续反应，生成更多的氨气。
5. 中间处理：从第二个反应器出来的气体同样需要经过中间处理，以进一步降低温度和去除副产物。
6. 反应器3：经过中间处理的气体进入第三个反应器。
在第三个反应器中，剩余的一氧化碳和氢气再次反应，生成更多的氨气。
7. 末端处理：从第三个反应器出来的气体需要经过末端处理，主要是降低温度、去除副产物和分离氨气。
通过以上的多段反应和中间处理，一氧化碳和氢气可以充分反应，生成大量的氨气。
整个一氧化碳多段变换的流程需要严格控制反应温度、催化剂的选择和催化剂层之间的冷却剂流动，以确保反应的高效进行。
一氧化碳的变换
一氧化碳变换时半水煤气借助于催化剂的作用，在一定温度下，水蒸气反应，生成二氧化碳和氢的工艺过程。
通过变换即除去了一氧化碳，又得到了合成氨的原料气氢和氨加工的原料气二氧化碳。
近年来，变换工段由于采用了低温高活性的催化剂和高串低，高-低-低（俗称“中串低”、“中-低-低”），全低变等多种新工艺流程，加强了热量回收利用，工段面貌发生了很大变化。
1、一氧化碳变换反应的基本原理时什么？其反应的特点时怎么样的？一氧化碳变换反应是在一定条件下，半水煤气中的一氧化碳和水蒸气反应生成氢气和二氧化塔的工艺过程。
CO + H2O <==> CO2 +H2＋41kj/mol这是一个可逆放热反应，从化学平衡来看，降低反应温度，增加水蒸气用量，有利于上述可逆反应向二氧化碳和氢气的方向移动，提高平衡变换率。
但是水蒸气增加到一定值后，变换率增加幅度会变小。
温度对变化反应的速度影响较大，而且对正逆反应速度的影响不一样。
温度升高，放热反应即上述变换反应速度增加的慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。
因此，当变换反应开始时，反应物浓度大，提高温度，可加快变换反应，在反应的后一段，二氧化碳和氢的浓度增加，逆反应速度加快，因此，需降低反应温度，使逆反应速度减慢，这样可得到较高的变换率。
提高变化压力，分子间的有效碰撞次数，可以加快变换反应速度，提高催化剂的生产能力。
2“高串低”工艺与传统的高温变换工艺主要有什么不同？有何优点？传统的高温变换工艺，变换炉入口温度一般控制在320～340℃。
在流程设置上一般是一个变换炉，炉内装填铁-铬系催化剂，分两段或三段，半水煤气从上到下一次通过各段催化此后即完成变换过程。
“高串低”工艺与创痛的高温变换工艺主要不同之处是在原高变炉之后，又串联了一个装有钴-钼系列耐硫宽温催化剂的低变炉，形成高变串低变的工艺流程。
耐硫宽温变换催化剂在“高串低”工艺中被利用做低变催化剂。
低变炉入口气体温度一般可控制在210～230℃。
一氧化碳的变换
项目三 一氧化碳的变换
③催化剂要有一定的抗毒能力，也就是能耐气体中含有的少量有毒气体。 ④催化剂的机械性能要好，以免在使用中破碎或粉碎，增加变换阻力。 ⑤催化剂有一定的热稳定性，在一定温度范围内，不致因反应后温度升
高而损坏催化剂。 ⑥催化剂要防止发生副反应，主要是一氧化碳分解析碳和生成甲烷的反
综上所述，影响变换反应的因素有以下几种。 1.压力 如前所述，压力对变换反应的平衡几乎无影响，但加压变换有以下优点。 ①可加快反应速度和提高催化剂的生产能力，从而可采用较大空速提高
生产强度。
上一页 下一页 返回
项目三 一氧化碳的变换
②设备体积小，布置紧凑，投资较少。 ③湿变换气中水蒸气冷凝温度高，有利于热能的回收利用。 但提高压力会使系统冷凝液酸度增大，使析炭和生成甲烷等副反应易于
上一页 下一页 返回
项目三 一氧化碳的变换
反应温度按最佳温度进行可使催化剂用量最少，但要控制反应温度严格 按照最佳温度曲线进行在目前是不现实和难于达到的。目前在工业上是 通过特催化剂床层分段来达到使反应温度靠近最佳温度进行。但对于低 温变换过程，由于温升很小，催化剂不必分段。
3.汽气比 CO变换的汽气比一般是指H2O/CO比值或水蒸气/干原料气的比值(摩尔
一、一氧化碳Leabharlann 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。
其他副反应如下。
一氧化碳变换反应实验报告思考题目
一氧化碳变换反应实验报告思考题目摘要：一、实验目的二、实验原理三、实验步骤四、实验结果与分析五、实验结论六、思考题目正文：一、实验目的本次实验的主要目的是通过一氧化碳变换反应实验，让学生了解和掌握化学反应的基本原理和方法，提高学生的实验操作技能和实验报告撰写能力。
二、实验原理一氧化碳变换反应是一种重要的化学反应，其实验原理是利用一氧化碳在特定条件下与其他物质发生反应，生成新的物质。
通过观察反应过程中的现象，可以了解反应的规律和特点。
三、实验步骤1.准备实验器材和试剂：包括试管、酒精灯、铁架台、导管、一氧化碳发生器等。
2.组装实验装置：将试管固定在铁架台上，连接导管，使一氧化碳顺利通过。
3.启动一氧化碳发生器：打开气阀，使一氧化碳流入试管中。
4.观察实验现象：在一氧化碳的作用下，试剂发生反应，观察反应过程中的现象。
5.记录实验数据：记录实验过程中各个阶段的现象和数据。
6.实验结束：关闭气阀，整理实验器材。
四、实验结果与分析实验结果显示，在特定条件下，一氧化碳与其他物质发生反应，生成了新的物质。
通过对实验数据的分析，可以得出反应的规律和特点。
五、实验结论通过本次实验，学生可以了解一氧化碳变换反应的原理和方法，掌握实验操作技能，提高实验报告撰写能力。
同时，本次实验也有助于培养学生的观察力、思维能力和实验能力。
六、思考题目在实验过程中，学生可以思考以下问题：1.一氧化碳变换反应的原理是什么？2.实验中观察到了哪些现象？这些现象说明了什么？3.如何根据实验数据分析反应的规律和特点？4.如何撰写一份完整的实验报告？。
一氧化碳的变换技术62.
一氧化碳的变换技术一、一氧化碳的变换的意义无论以固体、液体或气体原燃料所制取的煤气中均含有CO 。
CO 不是合成氨所需要的直接原料，而且对氨合成催化剂有毒害，因此必须清除。
生产中通常分两步法除去。
首先，利用CO 和水蒸气，在催化剂的作用下，发生化学反应，产生氢气和后工序易于脱除的CO 2，这一过程称为一氧化碳的变换，变换后的气体称为变换气。
因此，一氧化碳的变换，既是原料气的净化过程，又是原料气制造的继续（产生氢气）。
第二步，在后工序中采用铜氨液洗涤法、甲烷化或液氮洗涤法脱除变换气残余的微量CO 。
二、CO 变换基本原理和变换工艺条件的选择：1 CO 变换基本原理1）、变换反应可以用下式表示：催化剂CO ＋H2O(汽2＋H 2＋Q该反应是可逆、放热、等体积反应，降低反应温度，增加水蒸汽的添加量或者移走生成物中的CO 2，都会使反应向正方向移动。
只有在催化剂的作用下才有较快的反应速度。
2）变换反应是放热反应，反应热随温度的升高而有所减少，在227℃时反应热为：9522cal/mol ，在423℃时反应热为：9054cal/mol 。
3）变换反应的化学平衡在一定条件下，当变换反应的正、逆反应速度相等时，反应即达到平衡状态，其平衡常数为：Kp=(P CO2*P H2)/(P CO *P H2O )注： P CO2、P H2、P CO 、P H2O 各组分的平衡分压（或平衡组成）。
Kp 值越大，说明原料气中CO 转化越完全，达到平衡时变换气中残余的CO含量越少。
由于变换反应是放热反应，降低温度有利于平衡向右移动，因此平衡常数随温度的降低而增大。
250℃时为86.51,450℃时为：7.311。
在工业生产中，受催化剂装填量、设备投资的经济效益等因素影响，反应不可能也没必要达到平衡，只能尽可能接近平衡。
实际的流程组合中，一般利用高温段之后再进行低温变换，就是为了提高反应平衡常数，从而提高变换率，降低变换气CO含量。
一氧化碳变换操作规程
一氧化碳变换操作规程第一节工艺原理一氧化碳是在催化剂的作用下，具有一定的温度（高于催化剂的起始活性温度）条件，CO和水蒸汽发生反应，将CO转化为氢气和二氧化碳气。
其化学反应式为：H2O+COCO2+H2+Q这是一个可逆放热反应。
从化学平衡上看降低CO2浓度，降低温度，增加水蒸汽量可以使平衡右移，提高CO转化率。
一氧化碳在某种条件下，能发生下列副反应：CO+H2C+H2O(1)CO+3H2CH4+H2O(2)CO2+4H2OCH4+2H2O(3)这几个副反应都是放热反应，甲烷化反应会使催化剂床层温度飞升，析碳反应造成催化剂失去活性，在正常操作中我们要尽量减少这些副反应的发生。
本工序针对SHELL粉煤气化生成的粗合成气的特性（CO含量高，且含硫量较高），一氧化碳变换采用耐硫宽温变换工艺，采用锅炉给水、脱盐水换热的方式回收反应热。
第二节流程叙述从SHELL来的煤气化装置的粗合成气（温度：168℃，压力：3.8MPa （g），湿基CO：55.6％，干基CO：69.07％）进入煤气原料气分离器04S001，分离出夹带的液相水后进入原料气过滤器04S002，其中装有吸附剂，可以将粗合成气中的粉尘等对催化剂有害的杂质除掉。
然后粗合成气分成三部分。
一部分占总气量28.5％的粗合成气进入煤气预热器04E001，与第三变换炉04R003出口变换气换热至210℃，后进入蒸汽混合器04S003，进入该混合器前,来自蒸汽管网的过热蒸汽（4.4MPa，282℃）与粗合成气混合。
进蒸汽混合器的蒸汽量由调节阀FV-04005调节，该蒸汽量与28.5％的粗合成气量是比例控制，保证进入一变、汽、气比不低于1.09，原料气管线设有TV-04003调节阀旁路（测温点TE-04003在一变的入口。
混合后的粗合成气进入煤气换热器04E002管侧与来自第一变换炉04R001出口的变换气换热。
合成气温度由TV-04003控制在约255℃左右，进入第一变换炉04R001进行变换反应（一变入口湿基CO：33.1％）。
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。
一氧化碳变换工艺流程及设备
脱硫剂
ZnO+H2S = ZnS+H2O
主要活性物质：ZnO 载体：Al2O3 促进剂：铜、钼、锰的氧化物生
不可再生，送往锌冶炼厂回收
职业教育应用化工技术专业教学资源库《甲醇生产技术》课程
模块三 一氧化碳变换
二、工艺流程及设备
徐州工业职业技术学院
第二节 一氧化碳变换工艺流程及设备
一、一氧化碳变换工艺流程
二、一氧化碳变换主要设备
1.变换炉
2.热交换器
3.变换气水冷器
4.余热回收器
三、氧化锌法
原理
转化吸收式脱硫——有机硫化物在氧化锌催化作用下与氢 发生转化反应，转化为硫化氢，然后被氧化锌吸收
实验十二一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
实验十二 一氧化碳中温—低温串联变换反应实验一．实验目的一氧化碳变换反应是石油化工与合成氨生产中的重要过程，现代大型合成氨装置中一氧化碳的转化与净化采用中温—低温串联变换加甲烷化工艺。
本实验模拟中温—低温串联变换反应过程，不仅具有工艺类专业实验的典型特点，而且体现了本专业生产领域内的先进技术。
通过用直流流动法同时测定铜基与铁基催化剂的相对活性，并通过讨论与思考，要求达到：1．复习多相催化反应有关知识，初步接触工艺设计思想。
2．掌握气固相催化反应动力学实验研究方法及催化剂活性的评比方法。
3．获得两种催化剂上变换反应的速率常数k T 与活化能E 。
二．实验原理一氧化碳变换反应为CO+H 2O==CO 2+H 2反应必须在催化剂存在的条件下进行。
中温变换采用铁基催化剂，反应温度为350~500℃，低温变换采用铜基催化剂，反应温度为220~320℃。
设反应前气体混合物中各个组分干基摩尔分率为d CO y ,0、d CO y ,02、d H y ,02、d N y ,02；初始汽化比为R 0；反应后气体混合物中各组分干基摩尔分率为d CO y ,、d CO y ,2、d H y ,2、dN y ,2，一氧化碳的变换率为 )1()1(,0,0,,,0,,0,222d CO d CO d CO d CO d CO d CO d CO d CO y y y y y y y y --=+-=α （1）根据研究，铁基催化剂上一氧化碳中温变换反应本征动力学方程可表示为： )1(2222125.01OH CO P H CO CO CO T CO CO p p K p p p p k dW dN dW dN r -==-=-)(,)()1(15.0121h g mol p f k p p k i T CO CO T ∙=-=-β （2）铜基催化剂上一氧化碳低温变换反应本征动力学方程可表示为： )(,)()1(22.05.02.0222222hg mol p f k p p p p k r i T H CO O H CO T ∙=-=--β （3） 式中：r i ——反应速率，)(h g m ol ∙；i T k ——反应速率常数，)(hg m ol ∙； CO N 、2CO N ——一氧化碳、二氧化碳的摩尔流量，)(h g m ol ∙； W ——催化剂量（g ）;p i ——各组分的分压；K p ——以分压表示的平衡常数 )]218.2100604.1106218.0ln 3026.21102.02185(3026.2exp[273-⨯-⨯+-⨯=--T T T T K P （4） T ——反应温度，（K ）。
变换岗位操作规程
变换岗位操作规程1 范围本标准规定了变换岗位的工艺任务、工作原理、工艺流程、工艺操作指标、正常生产操作、系统正常开停车、不正常情况处理及主要设备。
本标准适用于合成氨生产变换岗位。
2 工艺任务半水煤气中含有大量的一氧化碳，它在氨合成反应中不仅无利，而且有害，所以变换岗位的任务就是将半水煤气中的一氧化碳在一定的温度和触煤的作用下，与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，从而提供合格的变换气，并做好能量的平衡和回收工作。
3 工作原理（化学反应方程式）变换的主要反应是在催化剂存在与一定温度条件下，气体中的一氧化碳与水蒸汽发生反应生成氢气和二氧化碳。
反应方程式如下：触媒CO+H2O（蒸汽）CO2+ H2+Q一定温度4 工艺流程（见图1）4.1 工艺流程简述4.1.1 气体流程经压缩二段来的半水煤气，通过焦碳过滤器，除去水分和焦油，进入饱和塔，与从调温塔来的热水逆流接触，增湿增温后由塔顶出来，加入蒸汽提温饱和进入汽水分离器分离水滴，以达到工艺指标规定的水气比，然后从底部进入热交换管内，出来进入中变炉一、二段，出来的变换气从热交顶部进入管间与半水煤气换热，加热至反应所需要的温度，从底部出来进入一调温与热水进行热交换，进入中变炉三段，从中变三段出来的气体进入二调温塔进行热交换，二调温塔出来的气体进入低变炉，进一步反应，低变炉出来的气体进入一水加，气体从一水加出来进入热水塔，再到二水加、二水加出来到冷凝塔（底部进入）与冷凝泵出来的二次水进一步冷却，从顶部出来进入气水分离器，出来的变换气去碳化工段或压缩机三段进口。
4.1.2 水流程合成或热电来的软水加入饱和热水塔，由热水泵出来经一水加到二调温塔，一调温塔直至加到饱和塔顶部，来进行循环热交换，热水塔，冷凝塔液位按工艺指标控制。
防止煤气倒入到变换气发生事故。
低变电炉是为变换炉升温还原加热气体而设置的，正常生产时则切断电源不用。
5 工艺操作指标5.1 压力（Mpa）压力（表压）中变炉二、三段压差< 0.01饱和塔进出口气体压力0.75系统压差≤0.05蒸汽压力≥ 0.85补气软水压力> 0.80热水泵出口压力> 饱和塔进口气体压力0.25.2 温度(℃)饱和塔出口气体温度> 125变换炉一段进口温度> 375冷凝塔出口气体温度< 35变换炉触煤层温度：一段480±10（视触媒活性情况而定）活性温度波动范围≤±10中变二段出口温度< 4505.3 成份半水煤气中O2含量≤ 0.5%合格> 0.8%减量> 1.2%切气变换气中CO含量：中变气：8%—13%一低变气：4%—6%二低变气：≤ 1.0%循环热水中总固体含量：≤ 500mg/l5.4 液位（液位计高度）热水塔液位1/2~2/3冷凝塔液位1/2~2/3水封液位> 2/35.5 电机：电流及温升按铭牌规定值6 正常生产操作6.1 触煤层温度的控制触煤层温度要控制在活性温度之内，温度波动范围为±10℃，触煤温度主要根据触煤层某一最灵敏的温度的变化情况进行调整，使其在活性温度范围内。
一氧化碳的变换.
11
（二）、氧化锌法
❖氧化锌脱硫性能的好坏用硫容 量表示。所谓硫容就是每单位质 量氧化锌能脱除S的量。一些数 据如图所示。一些定性结论如下： 温度上升，硫容增加；空速增加， 硫容降低；汽气比上升，硫容下 降。
2、氧化锌脱硫剂：
100
ya,ya’ —分别为原料及变换气中一氧化碳的摩尔分率（干 基）
2
二、变换催化剂
❖ 1、中（高）变催化剂：
▪
以三氧化二铁为活性中心
▪ 铬、铜、锌、钴、钾等氧化物，可提高催化剂的活性
▪ 镁、铝等氧化物，可提高催化剂的耐热和耐毒性能。
❖ 目前常见的中（高）变换催化剂有：
▪ 铁铬系催化剂：以FeO3加Cr2O3为助催化剂。 ▪ 钴钼系催化剂：针对重油含S量高的耐高S变换催化剂。
K
0 p
pH2O
/
pH2S
10
❖ 一些条件下平衡S含量的计算值如下：
水蒸气含量/%
0.50 10 20
平衡硫含量/10-6 200℃ 0.000025 0.00055 0.005
300℃ 0.0008 0.018 0.16
400℃ 0.009 0.20 1.80
❖ 实际上天然气等原料中水蒸气含量很低，所以即使温度在400℃也可满足S含量 ＜0.1× 10-6的要求。 200℃含水20％时，S＜0.005× 10-6，因此氧化锌也用在变 换工序作变换催化剂的保护剂。
提高其稳定性。 ❖ （2）低变催化剂的还原： ❖ CuO+H2=Cu+H2O △H0298=－86.7kJ/mol ❖ CuO+CO=Cu+CO2 △H0298=－127.7kJ/mol
甲醇原料气中一氧化碳的变换—变换工艺条件的选择
二、压力
压力对变换反应的平衡几乎没有影响，但加压可 提高反应速度和催化剂的生产能力，可采用较大的空 间速度，使设备紧凑，有利于过热蒸汽回收。由于干 原料气的物质的量小于干变换气物质的量，所以，先 压缩原料气进行加压变换的能耗，比常压变换后再压 缩变换气的能耗低15～30％，但加压变换需用压力较 高蒸汽，对设备材质要求高，所以一般小型合成氨厂 操作压力为0.8～1.2 MPa，中型厂为1.2～1.8MPa、 大型厂为3.0～8.0 MPa 。
✓ 如果进入中低变系统原料气中氧含量高，会引起催化剂活性组分与氧反 应，导致催化剂层的剧烈温升。同时，活性组分不同程度硫酸盐化造成 催化剂活性下降，所以各种变换催化剂入口气体中氧含量应小于0.5％。
三、汽气比
增加水蒸汽量，有利于提高CO的平衡变换率，降低CO残余含量， 加快反应速率，为此生产上均采用过量水蒸气。
• 过量水蒸汽的存在，抑制了析碳及甲烷化的副反应发生，保证了催化 剂活性组分Fe3O4的稳定而不被过渡还原，同时还起到载热体的作用， 使催化剂床层温升减小。所以，改变水蒸汽用量是调节床层温度的有 效手段。
五、出口气体中CO含量
✓ 小型氨厂中低变串联工艺指标是中变三段出口6%～8%，低变炉出口约 1.5%，以减轻原料气精制负荷；全低变工艺流程工艺指标是 一变炉出 口4%～7%，二变炉出口0.7%～1.5%，系统温度降低，出口一氧化碳 含量降低。总之，出口气体中一氧化碳含量应与后工序联合考虑。
六、入口气体中氧含量
变换工艺条件的选择
一、温度
变换反应存在最适宜温度
• 如果整个反应过程按最适宜温度曲线进行，则反应速率最大，在相同 的生产能力下所需催化剂用量最小，但实际生产完全按最适宜温度曲 线操作是不现实的。首先，反应开始时，最适宜温度很高，已超过了 中温变换催化剂允许使用的温度范围。其次，随着反应进行，要不断 移出反应热，使最适宜温度逐渐降低是极困难的。因此，变换过程的 操作温度应综合各方面因素来确定。
一氧化碳变换反应工艺流程
一氧化碳变换反响工艺流程一氧化碳变换流程有很多种，包含常压、加压变换工艺，两段中温变换（亦称高变）、三段中温变换（高变）、高 -低变串连变换工艺等等。
一氧化碳变换工艺流程的设计和选择，第一应依照原料气中的一氧化碳含量高低来加以确立。
一氧化碳含量很高，宜采纳中温变换工艺，这是因为中变催化剂操作温度范围较宽，使用寿命长并且价廉易得。
当一氧化碳含量大于 15%时，应试虑将变换炉分为二段或多段，以使操作温度靠近最正确温度。
其次是依照进入变换系统的原料气温度和湿度，考虑气体的预热和增湿，合理利用余热。
最后还要将一氧化碳变换和剩余一氧化碳的脱除方法联合考虑，若后工序要求剩余一氧化碳含量低，则需采纳中变串低变的工艺。
一、高变串低变工艺当以天然气或石脑油为原料制造合成气时，水煤气中CO含量仅为 10%～13%（体积分数），只要采纳一段高变和一段低变的串连流程，就能将 CO含量降低至0.3%，图 2-1是该流程表示图。
图 2-1一氧化碳高变 -低变工艺流程图1-废热锅炉2-高变炉3-高变废热锅炉4-预热器5-低变炉6-饱和器7-贫液再沸器来自天然气蒸气转变工序含有一氧化碳约为13%~15%的原料气经废热锅炉1降温至 370℃左右进入高变炉 2，经高变炉变换后的气体中一氧化碳含量可降至3%左右，温度为 420~440℃，高变气进入高变废热锅炉3及甲烷化进气预热器 4 回收热量后进入低变炉 5。
低变炉绝热温升为 15~20℃，此时出低变炉的低变气中一氧化碳含量在 0.3%~0.5%。
为了提升传热成效，在饱和器6中喷入少许软水，使低变气达到饱和状态，提升在贫液再沸器7中的传热系数。
二、多段中变工艺以煤为原料的中小型合成氨厂制得的半水煤气中含有许多的一氧化碳气体，需采纳多段中变流程。
并且因为来自脱硫系统的半水煤气温度较低，水蒸气含量较少。
气体在进入中变炉以前设有原料气预热及增湿装置。
此外，因为中温变换的反响放热多，应充足考虑反响热的转移和余热回收利用等问题。
一氧化碳变换工序的工艺流程设置
一氧化碳变换工序的工艺流程设置下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!一氧化碳变换工序是一种常用于化工生产过程中的重要工艺。
一氧化碳中温低温串联变换反应实验报告
标题：一氧化碳中温低温串联变换反应实验报告一、实验目的本实验旨在通过对一氧化碳中温低温串联变换反应的研究，深入了解其反应机理、动力学及其对环境和能源应用的重要意义。
二、实验背景一氧化碳中温低温串联变换反应是一种重要的化学反应，通过该反应可以将一氧化碳转化为二氧化碳和水，从而减少一氧化碳对大气的污染和对人体健康的危害。
该反应还可以用于工业生产中的一氧化碳清洁转化和能源利用领域。
深入研究该反应机理对于环境保护和能源开发具有重要意义。
三、实验方法1. 实验装置：使用高效反应器，并配备气相色谱仪和质谱仪等仪器。
2. 实验操作：（1）将一氧化碳气体与反应催化剂送入反应器中。
（2）在不同温度条件下进行实验，记录反应物和产物的浓度随时间的变化。
（3）采用气相色谱仪和质谱仪对反应过程进行实时监测和分析。
四、实验结果与分析经过实验观测和数据分析，我们得到了一氧化碳中温低温串联变换反应的动力学特性和产物分布规律。
在不同温度下，反应速率和选择性均呈现出一定的变化规律。
通过质谱仪的分析，我们还确定了反应过程中可能存在的中间产物和反应机理。
五、实验总结通过本次实验，我们对一氧化碳中温低温串联变换反应有了更深入的了解。
我们也意识到该反应在环境保护和能源开发中的重要作用，为未来相关领域的研究和应用提供了重要的理论基础和实验数据支撑。
展望未来，我们将进一步深入研究该反应的机理及其影响因素，不断提高反应的效率和选择性，以期为应对气候变化和能源危机作出更大的贡献。
六、个人观点对于一氧化碳中温低温串联变换反应，我认为其研究意义远不止于环境保护和能源利用，更是对化学反应动力学和催化剂设计的重要挑战。
只有通过不断深入的研究，才能不断优化反应条件，提高反应效率，并将其应用于更广泛的领域。
这也是我对该领域研究极感兴趣的原因之一。
通过本次实验，我对一氧化碳中温低温串联变换反应的理解更加深入，同时也为将来的学习和研究提供了坚实的基础。
希望通过我们不断的努力，可以为解决一氧化碳排放和清洁能源发展等方面做出更多的贡献。
一氧化碳变换的主要设备及操作控制
一氧化碳变换的主要设备及操作控制1.一氧化碳变换的主要设备1.1 变换炉变换炉随工艺流程不同而异，但都应满足以下要求：变换炉的处理气量尽可能大；气流阻力小；气流在炉内分布均匀；热损失小，温度易控制；结构简单，便于制造和维修，并能实现最适宜温度的分布。
变换炉主要有绝热型和冷管型，最广泛的是绝热型。
现介绍生产中常用的两种不同结构的绝热型变换炉。
（1）中间间接冷却式变换炉中间间接冷却式变换炉结构的外壳是由钢板制成的圆筒体，内壁砌有耐混凝土衬里，再砌一层硅薄土砖和一层轻质黏土砖，以降低炉壁温度和防止热损失。
内用钢板隔成上、下两段，每层催化剂靠支架支撑，支架上铺篦子板，钢丝网及耐火球，上部再装一层耐火球。
为了测量炉内各处温度，炉壁多处装有热电偶，炉体上还配置了入孔与装卸催化剂口。
（2）轴径向变换炉半水煤气和蒸汽由进气口进入，经过分布器后，70%的气体从壳体外集气器进入，径向通过催化剂，30%气体从底部轴向进入催化剂层，两股气体反应后一起进入中心内集气器而出反应器，底部用Al2 O3 球并用钢丝网固定。
外集气器上开孔面积为0.5%，气流速率为6. 7m/s，中心内集气器开孔面积为1.5%, 气流速率为22m/ s，大大高于传统轴向线速0. 5m/s。
因此，要求使用强度较高的小颗粒催化剂。
轴径向变换炉的优点是催化剂床层阻力小，催化剂不易烧结失活，是目前广泛推广的一项新技术。
1.2 饱和热水塔饱和塔的作用是提高原料气的温度，增加其水蒸气含量，以节省补充蒸汽量。
热水塔的作用主要是回收变换气中的蒸汽和湿热，提高热水温度，以供饱和塔使用。
工业上将饱和塔和热水塔组成一套装置的目的是使上塔底部的热水可自动流入下塔，省去一台热水泵。
目前饱和塔用新型垂直筛板塔，可提高传质效率20%左右，气体处理量可提高50%以上，具有低压降，抗结垢抗堵塞能力强的特点。
2. 操作控制要点2.1 变换炉的操作（1）催化剂的填装、升温与还原催化剂装填的好与坏，对于降低床层阻力、提高变换率、延长催化剂使用寿命有直接影响。
一氧化碳变换
⼀氧化碳变换⽬录⼀、⼆、三、四、⼀发展历史············································五、⼆反应原理············································六、三催化剂············································七、四⼯艺条件············································⼋、五⼯艺流程············································九、六主要设备············································⼗、七结论············································中变串低变⽅案设计⼀. 发展历史⽬前，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。
一氧化碳的变换
中低低变1.绪论CO变换是合成氨生产中的重要工序，同时也是一个耗能重点工序，而外加蒸汽量的大小，是衡量变换工段能耗的主要标志。
因此，尽量减少其用量对过程的节能降耗具有重要意义。
从70年代以来，我国在变换工艺的节能降耗方面，进行了大量的科研开发和技改工作，先后开发了中变串低变、全低变等变换工艺，使蒸汽消耗量从传统的中变消耗1 t／tNH3以上，降低到200 kg／tNH3，从而形成一种能耗低、稳定可靠、周期长的变换工艺。
2.设备选取一氧化碳变换方案的选取，说到底就是以运行稳定可靠，节省投资为前提，节能降耗为目的而进行。
近年来，围绕一氧化碳节能变换，科研院所汇同生产企业成功地开发和应用了中低低、全低温变换等新工艺，但根据小合成氨厂的原料来源及生产特点，我们认为中低低变换工艺更为合适.就CO+H2O=CO2+H2+Q平衡反应而言，温度愈低愈有利于变换反应，蒸汽消耗量愈低；但反应温度过低，尽管有催化剂的催化作用，但反应速度相对大大减慢。
所以，目前凡使用Co-Mo系催化剂全低变工艺，为求得高的反应速度，又不至发生反硫化，上段床层温度一般为350℃左右.多数中、小合成氨厂的原料煤质变化大，致使半水煤气的量、质变化大，特别是氧、硫化物的含量变化太。
氡含量偏高和超标直接影响全低变触煤的寿命。
硫化氢含量过低．低变触煤容易出现反硫化，过高对设备腐蚀加剧、影响碳铵质量，严重时甚至危及精炼工段正常生产。
固此，有的厂家为解决这一难题设臵二级脱硫， (全低变前设臵一级脱硫，碳化工段后设臵二级脱硫)．这样不仅增加了合成氨、碳铵生产的流程和阻力，而且增加了设备投资及操作费用。
全低变催化剂虽是宽温触煤，但生产实践中因氧含量跑高上段触煤老化严重失活，每年必须补充或更换一部分昂贵的新触煤。
采用中低低变换，因中变反应温度450-470℃有利于有机硫转化为容易清除的无机硫，便于铜洗清除及避免合成触煤慢性中毒、老化 .中低低变换新工艺根据平衡理论，对系统余热实现从低位能向高位能逐级回收。
一氧化碳变换的意义河南化工技师学院
炉温降至约200℃时停蒸汽，用空气降温至60℃以下即可打
开人孔卸催化剂。
4.中毒和衰老 硫、磷、砷、氟、氯、硼的化合物及氢氰酸等物质，均能
பைடு நூலகம்
引起铁铬系催化剂中毒，使活性显著下降。
磷和砷的中毒是不可逆的。氯化物的影响比硫化物严重， 但当氯含量小于1cm2/m3时，影响是不显著的。
硫化氢与催化剂的反应使催化剂活性降低甚至中毒，是暂
～ 280℃
2.催化剂的还原与氧化
CuO对变换反应无催化活性，在使用H2或CO还原成具活 性的单质铜，其反应式如下： CuO+H2=Cu+H2O+86.6kJ CuO+CO=Cu+CO2+127.6kJ 必须严格控制还原条件，将催化剂层的温度控制在 230℃以下。
停车取出催化剂之前，应先钝化。钝化的方法是用氮气或
电子性 MgO、K2O、CaO
载体 Al2O3
活性成分： Fe3O4 活性温度范围:350～ 500℃
2.催化剂的还原
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+50.8kJ
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O+9.6kJ 还原过程中要严格控制H2和CO的加入适量，以避免温度急 剧上升，影响催化剂的活性和使用寿命 要加入适量水蒸气，以防止催化剂被进一步还原为元素铁， 发生过度还原现象。金属铁能促进CO和H2反应生成甲烷，并 能使CO发生分解反应，积炭于催化剂上。同时，加入蒸汽还
它能破坏催化剂结构造成严重失活。
蒸汽冷凝水除直接造成催化剂结构破坏外，还由于造气及中
温变换过程，可生成数量多达0.2～0.5mg/m3的氨，溶于冷凝 水生成氨水，会与铜生成铜氨配合物，导致催化剂活性下降。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一氧化碳变换的主要设备及操作控制
摘要：本文根据作者自己的工作经验，结合实际，对一氧化碳变换的知识进行阐述，并探讨了一氧化碳变换的主要设备和变换过程中的操作要点。
关键词：化工；一氧化碳变换；设备；操作要点
1.一氧化碳变换的主要设备
1.1变换炉
变换炉随工艺流程不同而异，但都应满足以下要求：变换炉的处理气量尽可能大；气流阻力小；气流在炉内分布均匀；热损失小，温度易控制；结构简单，便于制造和维修，并能实现最适宜温度的分布。
变换炉主要有绝热型和冷管型，最广泛的是绝热型。
现介绍生产中常用的两种不同结构的绝热型变换炉。
（1）中间间接冷却式变换炉
中间间接冷却式变换炉结构的外壳是由钢板制成的圆筒体，内壁砌有耐混凝土衬里，再砌一层硅薄土砖和一层轻质黏土砖，以降低炉壁温度和防止热损失。
内用钢板隔成上、下两段，每层催化剂靠支架支撑，支架上铺篦子板，钢丝网及耐火球，上部再装一层耐火球。
为了测量炉内各处温度，炉壁多处装有热电偶，炉体上还配置了入孔与装卸催化剂口。
（2）轴径向变换炉
半水煤气和蒸汽由进气口进入，经过分布器后，70%的气体从壳体外集气器进入，径向通过催化剂，30%气体从底部轴向进入催化剂层，两股气体反应后一起进入中心内集气器而出反应器，底部用Al2 O3球并用钢丝网固定。
外集气器上开孔面积为0.5%，气流速率为6. 7m/s，中心内集气器开孔面积为1.5%，气流速率为22m/ s，大大高于传统轴向线速0. 5m/s。
因此，要求使用强度较高的小颗粒催化剂。
轴径向变换炉的优点是催化剂床层阻力小，催化剂不易烧结失活，是目前广泛推广的一项新技术。
1.2饱和热水塔
饱和塔的作用是提高原料气的温度，增加其水蒸气含量，以节省补充蒸汽量。
热水塔的作用主要是回收变换气中的蒸汽和湿热，提高热水温度，以供饱和塔使用。
工业上将饱和塔和热水塔组成一套装置的目的是使上塔底部的热水可自动流入下塔，省去一台热水泵。
目前饱和塔用新型垂直筛板塔，可提高传质效率20%左右，气体处理量可提高50%以上，具有低压降，抗结垢抗堵塞能力强的特点。
2.操作控制要点
2.1变换炉的操作
（1）催化剂的填装、升温与还原
催化剂装填的好与坏，对于降低床层阻力、提高变换率、延长催化剂使用寿命有直接影响。
装填前，应先把催化剂过筛，除去运输中产生的粉尘碎粒，使颗粒均匀，以减少生产时的阻力，并在炉内标记出催化剂要装填的高度，在炉篦上铺好钢丝网和耐火球，然后自上而下分层进行装填。
装填人员进炉时，严禁踩踏催化剂，可站在临时木板上操作，装好后，用木板将表面刮平，再覆盖上一层铁丝网和耐火球，然后封上入孔和变换炉顶盖。
（2）正常操作
①中温变换的正常操作。
中温变换的正常操作主要是将催化剂床层温度控制在适宜的范围内，以便充分发挥催化剂的活性，提高设备的生产能力和一氧化碳的变换率，同时尽量降低水蒸气消耗。
在控制炉温时，必须细心观察催化剂床层温度变化，正确分析原因，精心调节，注意参照“灵敏点”预见炉温的变化趋势，及时采取调节措施，使床层温度波动控制在指标范围内。
②低温变换的正常操作。
低温变换的正常操作主要是将温度控制在适宜的范围内，防止催化剂中毒和出现冷凝液。
低温变换催化剂的正常使用温度是180 ~260℃。
使用初期，在满足工艺指标的前提下，应尽量降低操作温度，但不得低于露点温度。
使用后期可适当提高操作温度，幅度以每次5℃为宜。
催化剂床层温度主要靠入口气体温度来调节，应根据床层温度及时调节原料气温度。
由于低温变换催化剂对温度很敏感，应避免发生超温和温度剧烈波动的情况。
原料气中一氧化碳含量一般控制在3%~6%，当其增加时，反应热增加，温度上升，这时应及时调节蒸汽添加量，以保证床层温度稳定和出口一氧化碳含量符合要求。
2.2饱和塔和热水塔的操作
（1）填瓷环
饱和塔和热水塔的瓷环分别进行安装，先将瓷环洗净。
在篦子板上铺一层铁丝网，在网上整齐排列十层较大的瓷环，然后向塔内加水。
加水前在热水塔气体进口上插盲板，并关闭相关阀门，以免将水灌入变换炉内。
当水加至入孔处时，用斜槽把瓷环滑入塔内。
装瓷环时要轻拿轻放，以防瓷环破碎，装填到规定高度时，要将塔内水面上漂浮的杂物捞出，把水放净，将瓷环扒平，抽掉盲板，封好入空。
（2）饱和塔和热水塔的操作
饱和塔和热水塔的操作主要是控制适宜热水循环量，提高饱和塔出口气体温度，稳定两个塔的正常液位。
①饱和塔出口气体温度控制。
变换工序的主要消耗定额是蒸汽消耗量，它指的是从系统外补加的蒸汽，蒸汽消耗量等于变换炉入口湿半水煤气中的蒸汽量与饱和塔出口气体中蒸汽量之差。
饱和塔出口气体中回收蒸汽量的多少主要取决于气体温度。
饱和塔出口气体温度越高，气体中所含的水蒸气越多，消耗的外供蒸汽量就越少，所以，在生产中总是尽量提高饱和塔出口半水煤气的温度。
循环热水量是决定饱和塔出口气体温度的主要因素。
因此需控制适宜的循环热水量，以提高气体出口温度。
一般热水循环量控制在每吨氨气10~20m3水，并根据不同的变换流程选择不同的循环水量。
②饱和塔和热水塔液位控制。
饱和塔和热水塔液位过高，塔阻力增大，使气体带液。
过低，两塔容易发生串气现象，半水煤气不经过变换炉直接串入变换气中被带到后系统，还会使热水泵抽空，所以，饱和热水塔液位一般控制在液位计高度的1/2~2/3。
③水质的控制。
热水在循环使用中，各种无机盐等固体含量逐渐增加，将随半水煤气带入变换炉内，沉积在催化剂颗粒表面，降低催化剂活性。
同时，由于酸性气体溶于水，pH值下降会对设备产生腐蚀。
因此要经常从热水塔底排放一部分污水，并补充新鲜软水或脱盐水。
3.结语
一氧化碳的变换过程中，需要考虑的因素有很多，不仅仅要选择合理的设备，还要有非常好的操作技巧。
较好的考虑变换过程中的温度、湿度和各种内部条件能够提高变换的效率和设备的使用寿命。
参考文献：
[1]程桂华.合成氨.北京：化学工业出版社.1998
[2]陈劲松.一氧化碳低温变换工艺及应用.会议论文.2001。