一氧化碳变换资料

▪ 常进行，而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的适用温度范围 内选择合理的工艺条件。
▪ b. 压力 ▪ 一氧化碳变换反应前后气体的分子数相同，若为
理想气体，压力对于反应的平衡没有影响。目前 的工业操作条件下：压力4.0 MPa气压下，温度 为200～500 ℃时，压力对于变换反应没有显著 的影响。但是在较高压力下，反应物浓度增加， 分子间的有效碰撞次数增加，可以加快变换反应 速度，提高催化剂的生产能力。且各种气体与理 想气体有一定的偏差，必须根据各气体组分的逸 度计算KP，因此压力对CO的变换反应有一定的 影响。
▪ Co-Mo系宽温变换催化剂的化学物理性质 包括堆积密度、抗压强度、形状及尺寸等。
▪ Co-Mo系宽温变换催化剂的加工工艺有混碾法及 浸渍法两种，大多数Co-Mo系低变催化剂采用浸 渍法工艺，如B302Q、B303Q、SB-3等。浸渍 法是以球形为载体，将催化剂浸渍到载体内，由 于载体本身强度高、相对密度小，故采用这种方 法生产出来的催化剂具有密度小，耐压强度大， 阻力小等优点。
▪ 的氧化铬、氧化铝、氧化锰、氧化钡等， 它们的存在，可增加催化剂抗烧结的作用， 延长催化剂使用寿命，增长催化剂的成型 性能和机械强度。
▪ 目前，中小型氮肥厂的低变催化剂均采用 Co-Mo系催化剂。Co-Mo系变换催化剂是 以Co, Mo为有效组份，以Al2O3为骨架， 碱金属或稀土金属的氧化物为辅助催化剂。 Co-Mo系变换催化剂使用前必须先进行硫 化，生成CoS, MoS2才能获得高的活性。 1.3.2 低变催化剂的主要成分
▪ c. 蒸汽添加量
▪ 一氧化碳变换反应为可逆反应，增加蒸汽量可使反应向正 方向移动。因此，工业上一般均采用加入一定的过量水蒸 气的方法来提高一氧化碳的变换率。
▪ 实际上，当使用半水煤气为原料，使用中温铁铬催化剂的 工艺流程中，一般采用H2O（汽）/CO（气）=(3～4)/1； 在使用铁镁催化剂的工艺流程中，一般采用H2O（汽） /CO（气）=(3～5)/1。
▪ （1）钴钼系宽温变换催化剂
▪ Co-Mo系宽温变换催化剂是近10年来国内 研制的一种新型催化剂，它的特点是活性 温度低，耐硫性强，使用温度范围宽，因 此它能广泛的应用与煤、油为原料的小氮 肥厂，并实现中变直接串低变的工艺流程。 也可以用它取代中变催化剂，实现Co-Mo 宽温变换流程，还可望用于三催化剂工艺 流程，以取代目前三催化剂流程中的CuZn系低变催化剂。
一、基本原理
1.化学平衡 主反应 一氧化碳C和O+水H蒸2O汽 C的O2变+H换2 反Q应系可逆反应。
KP
y y CO2 H2 yCO yH2O
P P CO2 H2 PCO PH2O
▪ CO变换反应的化学平衡的影响因素： ▪ 温度 ▪ 温度对变换反应的影响较大：温度升高，反应速度加快。
从化学平衡来看，降低反应温度，增加蒸汽用量，有利于 反应向生成氢气和二氧化碳的方向进行，可以提高CO平 衡转化率。在变换反应的初期，反应物浓度高，提高反应 温度，可加快正反应；在变换反应的后一阶段，二氧化碳 和氢气的浓度增加，逆反应速度加快，因此，须设法降低 反应温度，使逆反应速度减慢，这样可以得到较高的变换 率。但降低温度也减慢了反应速度，降低了催化剂的生产 能力，应综合考虑。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，一般要在较高的温度下 进行，而在反应的后一阶段，为了使反应比较完全，就必 须使温度降低一些，工业上采取的两段中温变换就是根据 这一概念设计确定的。对于一氧化碳含量在2%— 4%的 中温变换气体，只需要在230 ℃左右，用低温变换催化剂 进行低温变换。此外，反应温度与催化剂的活性有很大的 关系，一般工业用的变换催化剂低于某一温度反应便不正
▪ （2）在两段变换催化剂之间或中变和低变 之间，将气体送往脱除二氧化碳装置，然 后再进行第二次变换。这种方法相互干扰 较少，比较容易实现，但增加了换热和脱 除二氧化碳的设备，流程要复杂一些。
ຫໍສະໝຸດ BaiduO低温变换催化剂
▪ 低变催化剂的发展 ▪ 随着脱硫技术的进展，烃类蒸汽转化镍催化剂在工业上的
广泛应用，以及纯净合成气的制造，特别是在60年代初， 透平压缩机在合成氨工业上的出现，大系列化合成氨工艺 对原先脱除少量一氧化碳以及二氧化碳的铜碱洗工序，已 显的很复杂，气体精制度不能达到现代化工厂的要求 （CO+CO2<10 mL∙m-3）,因此从1963年开始，世界各国 对低温变换催化剂展开了广泛的研究。 ▪ 铜是合适的一氧化碳催化剂，能在较低温度（200～250 ℃）下进行变换反应，一氧化碳平衡转换率可达到99%左 右。 ▪ 但是纯铜金属催化剂在加热到具有足够反应速度的温度时， 会因烧结而损害表面结构，使催化剂活性剧减，因此必须 放入适当的结构性助催化剂，作为分散状铜晶粒的间隔体。 工业上采用的结构性助催化剂有高熔点、难还原的
▪ d. 二氧化碳浓度
▪ 从一氧化碳变换反应的方程式来看，如果出去生成的二氧 化碳，有利于反应向正方向进行，并使变换反应接近于完 成。除去二氧化碳可以采用良种方式：
▪ （1）利用碱性氧化物与二氧化碳作用生成碳酸盐，例如：
CaO CO2 ƒ CaCO3
▪ 或利用碱性氧化物作为催化剂的的一种组 分来吸收二氧化碳。由于（1-15）为一放 热反应，要对生成的热量采取一定的措施。 更重要的是这一反应进行到一定程度后要 进行更换催化剂，增加了生产操作的复杂 性，因此在实际中很少应用。
一氧化碳变换
金飞刘佳明 叶杨飞 涂成敏
原料气中的一氧化碳
▪ 不论以固体、液体或气体为原料，所得到的合成 氨原料气中均含有一氧化碳。固体燃料气化所得 半水煤气中的一氧化碳含量为28%~30%，烃类 蒸汽转化为12%~13%，焦炉转化气为11%~15%， 重油部分氧化为44%~48%。一氧化碳的清除一 般分为两次。大部分一氧化碳，先通过变换反应， 即在催化剂存在的条件下，一氧化碳与水蒸气作 用生成氢气和二氧化碳。通过变换反应，既能把 一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时，又可 制得与反应了的一氧化碳相等摩尔的氢，而所消 耗的只是廉价的水蒸气。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。 最后，残余的一氧化碳再通过铜氨液洗涤法、液