一氧化碳变换
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一氧化碳变换流程叙述一、一氧化碳变换工艺过程说明从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(4.275MPa,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,保证进入一变的气、汽比不低于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245℃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%)。
控制第一变换炉出口变换气温度小于等于460℃,(干基CO:18.27%湿基CO:12.5)。
第一变换炉出口变换气在煤气换热器04E002(此换热器富裕量较大,壳侧设一150的旁路)与入第一变换炉的粗合成气换热,后与另一部分占总气量32%的粗合成气相混合。
随后进入1#淬冷过滤器04S004,在此用来自低压锅炉给水泵82P003A/B约11.78吨/时的低压锅炉给水(4.2 MPa,150℃)激冷到235℃后,保证进入二变的气、汽比不低于0.53。
入第二变换炉04R002的变换气温度由TIC-04006控制(测温点设在二变的入口)。
第二变换炉出口温度为351.4℃(干基CO:18.96%;湿基CO:14.7%)。
另外,占总气量39.5%的粗合成气与第二变换炉出口变换气相混合(原料气与变换气混合前设一分析调节阀AIC-04001,保证出变换的CO含量控制在指标以内)。
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。
一氧化碳变换概述一氧化碳的变换是指煤气借助于催化剂的作用,在一定温度下,与水蒸气反应,一氧化碳生成二氧化碳和氢气的过程。
通过变换反应既除去了煤气中的一氧化碳,又得到了制取甲醇的有效气体氢气。
因此,变化工段既是转化工序,又是净化工序。
前工段来的煤气中,一氧化碳含量高,通过变换反应以后,要求达到工艺气体中的CO/H2约为2.05~2.1的关系,以满足甲醇合成的要求。
一氧化碳变换反应是在催化剂存在的条件下进行的,是一个典型的气固相催化反应。
60年代以前,变换催化剂普遍采用Fe-Gr催化剂,使用温度范围为350~550℃,60年代以后,开发了钴钼加氢转化催化剂和氧化锌脱硫剂,这种催化剂的操作温度为200~280℃,为了区别这两种操作温度不同的变换过程,习惯上将前者称为“中温变换”,后者称为“低温变换”。
按照回收热量的方法不同,变换又可分为激冷流程和废锅流程,冷激流程中,冷激后的粗原料气已被水蒸气饱和,在未经冷却和脱硫情况下直接进行变换,因此,两种流程按照工艺条件的不同选用不同的催化剂,激冷流程采用Co-Mo耐硫变换催化剂,废锅流程采用Fe-Cr变换催化剂。
第一节变换反应原理变换过程为含有C、H、O三种元素的CO和H2O共存的系统,在CO变换的催化反应过程中,除了主要反应CO+H2O=CO2+H2以外,在某种条件下会发生CO分解等其他副反应,分别如下:2CO=C+CO22CO+2H2=CH4+CO2CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O这些副反应都消耗了原料气中的有效气体,生成有害的游离碳及无用的甲烷,避免副反应的最好方法就是使用选择性好的变换催化剂。
一、变换反应的热效应一氧化碳变换反应是一个放热反应,CO+H2O=CO2+H2+41kJ/gmol反应的热效应视H2O的状态而定,若为液态水,则是微吸热反应,若是水蒸气,则为放热反应。
变换反应的反应热随温度的升高而降低,具体反应热列表如下:表1 CO+H2O=CO2+H2的反应热温度℃25 200 250 300 350 400 450 500 550 △HkJ/gmol 41 39.8 39.5 39 38.5 38 37.6 37 36.6压力对变换反应的反应热影响较小,一般不做考虑。