气化煤气的变换 CO变换工艺.ppt

《气化煤气的变换 CO变换工艺.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、煤气化制甲醇技术班级：煤化工111班主讲：武亮第七章气化煤气的变换一氧化碳与水蒸气在催化剂上进行变换反应，生产氢气和二氧化碳。这个过程在1913年就用于合成氨工业，以后并用于制氢工业。在合成甲醇和合成油生产中。也用此反应来调整一氧化碳与氢的比例，以满足工艺的要求。近年来为了降低城市煤气中一氧化碳的含量，也采用变换装置。根据不同的催化剂和工艺条件，煤气中的一氧化碳含量可以降低至2~4%或0.2~0.4%。一氧化碳的变换，视原料和其他工序所采用的生产方法的不同而有不同的流程。一氧化碳变换的流程，以焦炭或煤为原料时，

2、所用设备较多；以低硫重油为原料时，可以省去饱和塔、热水塔、冷凝塔等；当采用烃类蒸气转化法生产时，只需在其流程中设置变换器和换热设备。420602743第一节一氧化碳变换的基本原理一、CO变换反应的影响因素温度的影响水蒸气添加量的影响压力的影响CO2的影响催化剂的影响温度的影响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和水蒸汽发生反应，将CO转化为氢气和二氧化碳。其化学反应式为：H2O+CO=CO2+H2△H=-38.4KJ/mol放热，降温有利于CO变换温度越低CO平

3、衡转换率越高，当温度降低到200℃时，转换率接近100%；温度越低，反应速度越慢，达到平衡所需要的时间越长；控制转换率与反应速度之间的平衡关系。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。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

4、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。水蒸气添加量的影响H2O+CO=CO2+H2△H=-38.4KJ/mol增加水蒸气用量相当于增加反应物浓度，反应向右进行，因此在实际生产中总是向系统中加入过量水蒸气来提高CO转换率。下表为在不同反应温

5、度下蒸汽添加量与一氧化碳平衡变换率的关系（CO100%）水蒸气添加量的影响在不同反应温度下蒸汽添加量与一氧化碳平衡变换率的关系（CO100%）从图中可见：（1）温度愈低，转换率变换越明显，愈有利于反应的进行，并可以节省蒸汽。（2）在同一温度下，多加热蒸汽有利于反应的进行，但开始时一氧化碳变换率增加很快，以后逐渐减慢。（3）要达到很高的变换率，如96%~98%，需要大大的增加蒸汽添加量。这样不仅在经济上不合理，而且在反应时维持其热量平衡有很大的困难。因此蒸汽用量过大性价比不高！易造成催化剂层温度难以维持！压力的影

6、响在一氧化碳变换反应前后，气体的分子数相同，若为理想气体，压力对反应的平衡没有影响。目前的工业操作条件下：压力在4MPa以下，温度为200~500℃时，压力对变换反应没有显著的影响。但是在很高的压力下，各种气体与理想气体有一定偏差，必须根据各气体组分的逸度（实际气体对理想气体的校正压力。）计算Kp，因此，压力对平衡有一定的影响。从下图可以看出：Kp不仅受压力的影响，而且也受气体组成的影响。二氧化碳对反应平衡的影响从一氧化碳的反应方程式来看，如果能够除去生成的二氧化碳，有利于反应向生成氢的方向进行，并使变换反应接

7、近于完成。除去二氧化碳可以采用两种方式：1.利用碱性氧化物与二氧化碳作用生成碳酸盐，例如：CaO+CO2=CaCO3或利用碱性氧化物作为变换催化剂的一种组分吸收二氧化碳。由于上式为放热反应，要对反应生成的热量采取一定的措施。更重要的是这一反应在进行至一定程度后要更换吸收剂，增加了生产操作的复杂性，因此在实际上很少采用。2.在两段中温变换之间或中温变换与低温变换之间，将气体送往脱出二氧化碳装置，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，流程复杂一些。催化剂的影响一

8、氧化碳与水蒸气反应生成氢与二氧化碳必须在催化剂的帮助下方能进行。催化剂能够加速反应，但不能改变反应的化学平衡，催化剂本身虽参加反应，但反应后仍保持原量，而其化学组成与化学性质均不变。催化剂是CO变换最重要的影响因素。CO的变换反应只有在催化剂作用下才能顺利进行：如下(K)+H2O→(K)O+H2(K)O+CO→(K)+CO2(K)催化剂；(K)O中间化合物水分子首先被催化剂活性表面吸附