一氧化碳变换题库

变换题库

1.变换岗位的任务：

在一定的压力.温度条件下，借助催化剂的催化作用，将水煤气中的一氧化碳和水蒸气转换成二氧化碳和氢气。尽可能将一氧化碳转化为有效合成气氢气。 2.变换反应原理

在一定的压力、温度及催化剂的作用下，气体中的一氧化碳跟水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，基本反应式为： 变换反应的化学方程式如下：

（1）

这是一个可逆放热，等体积的化学反应，从化学反应平衡角度来讲，提高压力对化学平衡没影响，可提高反应气体浓度，有效反应碰撞增加，提高变换装置的利用率，降低反应温度和增加反应物中水蒸气量均有利于反应向生成CO2和H2的方向进行。

变换反应是CO和H2O共存的系统，含有C、H、O三个元素的系统，从热力学角度来讲，不但可以发生上述（1）的变换反应，还可能发生其他副反应。 如：

CO+3H2==CH4+ H2O CO+H2==C+ H2O 2CO==C+ CO2 3、影响变换反应的条件

（1）压力：压力对变换反应的平衡影响甚微，但提高压力能促使析碳和甲烷

化反应的发生。从反应平衡角度而言，CO的平衡浓度与压力无关。从反应动力学角度而言，加压能提高反应速度。

（2）温度：变换反应是可逆放热反应，因而低温有利于反应向生成CO2和H2方向进行。但从动力学角度说，温度提高反应速度加快，因而就存在着最佳反应温度，由变换反应的化学平衡可知，在较高的温度下，变换反应具有较高的反应速度;但温度过高会使催化剂结构发生变化，甚至结块，降低催化剂使用寿命，在较低的温度下，可获得较高的变换率。对于低变来说，不但要考虑催化剂的活性温度，还要注意气相中的水汽含量，以确定低变过程的温度下限。因为低变过程中催化剂的操作温度较低，而气体中水蒸汽含量又较高，当气体低温进入低变系统时，就有可能达到该条件下的露点温度而析出液滴，液滴凝集于催化剂的表面，造成催化剂的粉碎，引起床层阻力的增加。同时，使得催化剂的活性降低，因此低变催化剂的操作温度不但受本身活性温度的限制，而且还必须高于气体的露点温度。为安全起见，操作温度的下限应比在此条件下的露点温度高20～30℃左右。在相同操作压力下，随着气体中水蒸汽含量的增加，露点温度升高，因而操作温度的下限也应提高，因而要尽量降低水蒸汽的含量。

（3）水气比：一般指水蒸汽的摩尔数同干原料气的摩尔数之比，水气比的提高有利于提高CO反应的变换率，并加速变换反应的进行，同时有利于床层温度的控制。但过高的水气比，将会使催化剂床层的阻力增加，CO停留时间缩短，余热回收设备负荷加重，影响设备的生产能力。过高的水气比会使Co－Mo触媒反硫化，使催化剂失去活性。

（4）空速：空速是指单位时间通过单位体积触媒的气体量。空速过大，则气体和触媒的接触时间短，CO来不及反应就离开了触媒层，变换率低：过小，则

通过触媒层的气量小，降低生产强度，形成浪费，一般在催化剂活性好时，反应速度快，可以采用较大的空速，充分发挥设备的生产能力。在生产后期，触媒活性较差时，适当降低空速，以保证出口CO的含量。

（5）CO2的影响：在变换反应过程中，如果能将生成的CO2除去，就可以使变换反应向右移动，提高CO的变换率。

（6）副反应的影响：CO变换过程中，可能发生CO分解析出C和生成CH4等副反应，其反应式如下：

2CO==C+ CO2+Q CO+3H2==CH4+H2O+Q 2CO+2H2==CH4+ CO2+Q CO2+4H2==CH4+2H2O+Q

副反应不仅消耗原料气中有效成分H2和CO，增加了无用成分CH4的含量，而且CO分解后析出的游离碳极容易附着在催化剂表面上，使催化剂的活性降低。以上这些副反应均为体积减小的放热反应，因此降低温度、提高压力有利于副反应的进行。但在实际生产中所采用的工艺条件下，这些副反应一般不容易发生。 4、工艺流程 （1）工艺气流程

来自气化工段的水煤气（206℃，3.72MPa，水气比为1.17），经初合成气分离器（D-001）气液分离后分成两路，一路（非变换气）作为制备CO的原料气不经过变换炉，另一路（变换气）作为制备合成气的原料气参加变化反应。

不参与变换反应的初合成气依次进入2#低压废锅（E009）,非变换第一分离

器（D-004），工艺脱盐水预热器（E010），非变换第二分离器（D-005），非变换气水冷器（E011），非变换第三分离器（D-006）,去低温甲醇洗。

参与变换反应的初合成气经初合成气加热器（E001）与2#变换炉出口气换热温度升至260℃左右，进入脱毒槽(R004A/B)脱除对催化剂有毒害作用的杂物后，离开脱毒槽的变换，其中一股配入由气化装置送来的中压饱和蒸汽，有本装置1#废热锅炉送来的中压饱和蒸汽，配入少量的由管网送来的400℃,4.0Mpa中压饱和蒸汽，调节水气比为1.7左右，进入1#变换炉，在炉内发生深度的变换反应，出口气CO含量5%-6%（干基），离开1#变换炉的高温变换气分别与另一股来自CO制备单元的闪蒸气及PSA制氢单元的解吸气、一股1#中压废锅产出的中压饱和蒸汽、以及脱毒槽分出的另一股初合成气混合后经过降温混合器温度降至260℃左右后进入2#(R-002)变换炉进行变换反应，2#变换炉出口的高温变换气经初合成气加热器换热至420℃左右后进入1#(E-003)中压废锅，温度降至260℃左右后经减温增湿器喷入一定量的中压锅炉水，调节温度至230℃左右后进入3#变换炉(R-003)继续进行变换反应，反应后的出口气体中CO含量降至约1.4%（干基）。3#变换炉出口的变换气依次与低压蒸汽过热器(E-004)、高温变换凝液预热器(E-005)、1#低压废热锅炉(E-006)、脱盐水预热器（E-007）、变换气第一分离器(D-010)降温并分离凝液后，再依次进入变换气水冷器(E-008)、变换器第二分离器(D-002)，温度降至40℃并分离凝液后，然后进入变换气第三分离器(D-003)。在洗氨塔分离出冷凝液后的变换气在用洗涤水洗掉气中的氨后送至低温甲醇洗工段。

（2） 冷凝液流程

粗合成气分离器、变换分离器第一、二水分离器及非变换气第一、二分离器分离出的高温冷凝液都进入变换第二分离器(D-002)，经冷凝液泵I(P2001A,B)升压4.5Mpa，后经高温变换凝液预热器（E-005）温度升至180℃送至气化工段，非变换第三分离器（D-006）,变换第三分离器（D-003）凝液经气体塔进料加热器（E-0012）提温至125℃左右，进入汽提塔顶部，气体塔底部与来自废热锅炉排污分离器顶部出来的低低压饱和蒸汽及低低压蒸汽过热器（E-004）过热后的来自E-006和E-009低压蒸汽，进行气体，顶部出来的酸性气体237℃经汽提塔进料预热器（E-0012）降温至75℃，进入汽提塔分离器（D-008）水气分离，酸气去脱硫焚烧炉进行尾气处理，凝液出工段去污水处理区。 （3） 锅炉给水流程

脱盐水站来的脱盐水进入工艺脱盐水预热器(E010),与非变换气换热温度升至95℃后分为两部分，一部分进入脱盐水除氧槽脱氧，另一部分与锅炉脱盐水预热器（E-007）后的脱盐水会合温度调节至105℃，进入锅炉水除氧槽除氧。中压锅炉给水送（E-003）及Q-001\\Q-002\\Q-003，低压锅炉水送E003\\E006,废热锅炉E-003\\6\\9排污水去D-008,凝液去D-002.蒸汽去汽提塔。 （4）升温硫化流程

触媒的升温硫化采用低压氮气预热升温配氢，中压氮气带入二甲基二硫进行硫化。

低压氮气经开工加热热器（E-015）换热升温加热至需要温度，然后进入变换炉进行升温、配氢，硫化过程使用的硫用二甲基二硫，利用中压氮气将二甲基二硫储罐（D-009）中的硫化剂二甲基二硫按具体硫化需求逐量带入变换系统进行硫化。

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