一氧化碳低温变换工艺

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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。
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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
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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。

一氧化碳的低温变换CO变换的工艺流程主要由原料气组成来决定的，同时还与催化剂、变换反应器的结构，以及气体的净化要求有关。

目前低温变换主要是串接在中温变换催化剂后作为一氧化碳深度变换的。

而入口一氧化碳含量5%-8% , 最高使用温度不超过300℃。

中变串低变流程一般采用两种方法，一是中变炉外加低变炉, 另一种为变换炉中一二层用中变触媒, 三层使用低温触媒。

两种方法都使系统出口一氧化碳含量降至1%左右, 起到稳定生产、增产节能之效果。

1.中（高）变-底变串联流程采用此流程一般与甲烷化脱除少量碳氧化物相配合。

这类流程先通过中（高）温变换将大量CO变换达到3%左右后，再用低温变换使一氧化碳含量降低到0.3%-0.5%，。

为了进一步降低出口气中CO含量，也有在低变后面串联一个低变的流程。

当CO含量较高时，变换气一般选择在炉外串低变；而一氧化碳含量较低时，可选择在炉内串低变。

中串低流程中要主要两个问题，一是要提高低变催化剂的抗毒性，防止低变催化剂过早失活；二是要注意中变催化剂的过度还原，因为与单一的中变流程相比，中串低特别是中低低流程的反应汽气比下降，中变催化剂容易过度还原，引起催化剂失活、阻力增大及使用寿命缩短。

2.全低变流程中（高）变-低变串联流程操作繁琐，设备增加，特别是特殊材料阀门的选用给管理带来了许多不便。

使用全低变变换催化剂代替原Fe-Cr系中变催化剂，在低温下完成变换即可克服以上两种工艺的缺点，又能达到理想的目的。

全低变工艺采用宽温区的钴钼系耐硫变换催化剂，主要有下列优点。

（1）催化剂的起始活性温度低，变换炉入口温度及床层热点温度低于中变炉入口及热点温度100-200℃。

这样，就降低了床层阻力，缩小了气体体积约20%，从而提高了变换炉的生产能力。

（2）变换系统处于较低的温度范围内操作，在满足出口变换气中CO含量的前提下，可以降低入炉蒸汽量，使全低变流程的蒸汽消耗降低。

使用全低变变换催化剂代替原。

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。

反应条件对变换反应速率的影响 1.反应温度 T↑ ，开始k1占主导地位（ k1 ↑ ），r ↑； 当T ↑继续升高到一定，k2占主导地位(k2 ↑, K ↓) ，r ↓。 当T达到Top温度下， r达到最大值。 Te:对应转化率x的平衡温度
化学工艺学
化学工艺学
TOP与气体原始组成、转化率及催化剂有关.

化学工艺学
5.5 一氧化碳变换过程
CO变换 步骤、功能和发展 5.5.1 热力学 5.5.2 催化剂 5.5.3 动力学 5.5.4 反应器 5.5.5 工艺流程

化学工艺学
1. 热效应
CO+ H2O ↔ CO2 + H2 热力学分析
H 298 (H 298 H ) ( H H ,CO2 298, H 2 298,CO 298, H 2O )
化学工艺学
5.8 CO2的脱除
CO变换反应后，CO2含量约28－30％，必须脱除。
因为：
（1）CO2是合成氨催化剂毒物
（2）太高CO2影响甲醇收率
（3）CO2可以再利用合成尿素、纯碱、NH4HCO3等
化学工艺学
采用溶液吸收法
根据吸附剂性能不同，分为物理吸收法和化学吸收法 物理吸收法：利用CO2溶解于水或有机溶剂的性质完 成。如加压水洗法、低温甲醇洗涤法、碳酸丙烯酯 （Flour法），聚乙醇二甲醚（Selexd法）、N－甲 基吡啶烷酮（Purisol法)。
气体原始组成、催化剂一定： 反应初期转化率低，最适宜温度较高； 反应后期，转化率高，最适宜温度较低。 随反应进行，转化率增加，为使反应速 度快，需降低反应温度。 反应放热，分段冷却降温。
化学工艺学
化学工艺学

一氧化碳变换工艺发展过程及趋势摘要 文章对CO 变换工艺过程进行综述，主要包括：CO 变换工艺技术的应用领域及历史演变；CO 变换催化剂的研究进展。

最后对CO 变换工艺的趋势进行预测。

关键词 CO 变换 催化剂 发展过程Abstract The development process and trend of carbon monoxide conversion process This paper summarizes the CO transform process, mainly including: the evolution of application of CO transform technology and history; research progress of CO catalyst. Finally CO transformation process trend forecast.Key words CO transform Catalyst The development process自1913年以来，一氧化碳变换工艺伴随合成氨工业走过了一百余年的历程。

在变换工艺的发展过程中，广大的科研工作者及工程技术人员不断探索高效率、低成木，推动整个一个氧化碳变换工艺发生翻天覆地的变化。

一氧化碳变换就是在催化剂作用下，煤气中的碳类氧化物与水反应，生成二氧化碳的过程，主要发生的反应有:SH CO O H COS H CO O H CO 222222+→++→+ 此反应为放热反应，高温下，反应速率快，但是转化率低；低温下转化率高，但是反应速率慢。

木文针对一氧化碳变换技术的发展过程，催化剂工艺操作技术等方而进行综述。

一 CO 变换工艺技术的应用领域及历史演变CO 与水蒸气在催化剂作用下反应生成2H 和2CO 的过程，即变换过程，此过程在1913年就用于合成氨工业，然后又用于制氢。

在合成甲醇和合成汽油生产中，也用此反应来调节CO 与氢的比例，以满足工艺要求。

CO变换工艺发展过程及趋势摘要本文介绍了CO变换工艺的发展过程和趋势,论述了变换催化剂、反应器、节能工艺和数字模型的发展，论述了变换工艺的发展方向，指出了需要研究和解决的问题。

关键词 CO变换；催化剂；合成气；节能前言一氧化碳变换（也称水煤气变换，water gas shift）是指合成气中的一氧化碳借助于催化剂的作用，在一定温度下与水蒸气反应，生成二氧化碳和氢气的过程。

通过变换反应既降低了合成气中的一氧化碳含量，又得到了更多氢气，调节了碳氢比，满足不同的生产需要（例如合成甲醇等）。

其工业应用已有90多年历史。

在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应中大量CO的去除，同时在环境科学甚至在民用化学方面所起作用也不可忽视，如汽车尾气的处理、家用煤气降低CO的含量等。

本文将从CO变换工艺的几个因素展开论述。

一、CO变换原理[1]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。

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，主要反应为：CO+H2O＝CO2+H2? ΔH= - mol在某种条件下会发生CO分解等其他副反应，分别如下：?2CO＝C+CO2?2CO+2H2＝CH4+CO2?CO+3H2＝CH4+H2O?CO2+4H2＝CH4+2H2O变换反应平衡受多种反应条件影响：（1）温度影响由于CO变换反应是个放热可逆反应，因此低温有利于平衡向右移。

（2）水碳比影响提高水碳比，可增加一氧化碳的转化率，有利于平衡向右移。

（3）原料气含CO2影响 CO2为反应产物，应尽量降低原料气中CO2的含量，确保平衡不向左移动。

变换反应速率受多种反应条件影响：（1）压力影响加压可提高反应物分压，在3MPa以下，反应速率与压力平方成正比。

（2）水碳比影响在水碳比低于4的情况下，提高水碳比可使变换反应速率加快。

（3）温度影响由于CO变换反应是个放热可逆反应，存在最佳反应温度。

一氧化碳低温变换工艺及应用陈劲松(湖北省化学研究所，湖北武汉430074)1前言众所周知，一氧化碳变换反应是放热反应，反应温度愈低愈利于反应进行，也就愈利于节汽、节能、提高设备能力。

因此降低催化剂的活性温度成为变换催化剂科技工作者的奋斗目标。

自1912年Fe—Cr变换催化剂问世以来，催化剂的性能日益完善，低温活性也愈来愈好，随之而来的变换工艺也取得了长足的进步，特别是Co—Mo耐硫变换催化剂的开发成功给变换工艺带来了一场革命，利用该催化剂我国80年代成功开发了部分低温变换工艺即中变串低变工艺，取得明显的经济效益。

在此基础上又继续开发了中变串双低变(中低低)，中变串三低变(中低低低)工艺和全部使用Co—Mo系变换催化剂的全低变工艺，显然，从中变一中串低一中低低一中低低低一全低变，其节能效果也越来越好。

2 Co—Mo耐硫变换催化剂的性能钴钼系变换催化剂是当今耐硫变换催化剂的主体，萝：组分为1％～5％CoO，8％～15％MoO。

／7／A1。

0。

常见的工业产品有美国UCI公司的C25—2-02；丹麦Tops忙公司的SSK；德国BASF 公司的K8—1l等，我国也有近20家催化剂厂生产，国家牌号只有三个，即上海化工研究院的B301，湖北省化学研究所的B302Q、B303Q。

2．1催化剂的制备及硫化Co—Mo系耐硫宽温变换催化剂的制备已有很多专利文献报道，一般都用硝酸钴、钼酸铵的氨溶液浸渍活性氧化铝而成，这种类型的催化剂的组分大体相同，其活性高低、抗低硫性、抗毒性取决于表面活性中心结构，即与其制备工艺和硫化方法密切相关。

催化剂以盐类或氧化物形态提供，在使用时要用硫化氢或CS：进行活化即硫化。

将其转化为硫化物才具有活性，这一过程称为硫化，其主要反·】84·应为：CoO+H2S=CoS+H20 △Ho一一13．6 kJ／toolM003+2H2S十H2一MoS2+3Hz0 △H。

=一48．1 kJ／mol 我们对这类催化剂的硫化方法及硫化剂进行了研究，常用的硫化剂有：(1)二硫化碳硫化，向系统添an--硫化碳；(2)采用高硫煤或人造高硫煤造气以提高煤气中的硫化氢含量；(3)固体硫化剂(我所发明专利)硫化，固体硫化剂在煤气的作用下产生硫化氢。

一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
实验步骤如下： （1）开车步骤 ① 检查系统是否处于正常状态； ② 开启氮气钢瓶，置换系统约5 min； ③ 接通电源，缓慢升反应器温度，同时把脱氧槽缓慢升温至200 ℃， 恒定； ④ 中、低变床层温度升至100 ℃时，开启管道保温控制仪，开启水饱 和器，同时打开冷却水，管道保温，水饱和器温度恒定在实验温度下； ⑤ 调节中、低变反应器温度到实验条件后，切换成原料气，稳定20 min左右，随后进行分析，记录实验条件和分析数据。
一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
（2）停车步骤 ① 关闭原料气钢瓶，切换成氮气，关闭反应器控温仪； ② 稍后关闭水饱和器加热电源，置换水浴热水； ③ 关闭管道保温，待反应床温低于200 ℃以下，关闭脱氧槽加热电 源，关闭冷却水，关闭氮气钢瓶，关闭各仪表电源及总电源。
一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
R0 p H 2O p a p g p H 2O
式中：水汽饱和蒸汽压
p H 2O
用安托因公式计算：
一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
式中：A、B、C——安托因系数，可查表4-5-2；t——饱和温度， ℃ 。
一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
（3）清理计算思路列出主要公式，计算一点数据得到结果。 （4）计算不同温度下的反应速率常数。 （5）根据实验结果，浅谈中—低变串联反应器工艺条件。 （6）分析本实验结果，讨论本实验方法。
（6）试分析实验操作过程中应注意哪些事项？ ①注意实验条件的控制，保证实验的准确性。 ②注意规范操作，确保实验的安全性。
一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
8、思考题及参考答案
（1）实验系统中的气体如何净化？净化的作用有那些？ 实验通过U型管中的净化剂 使气体得到净化。由于变换催化剂对硫、氧、酸雾等易 于中毒，净化可防止催化剂中毒，增加实验的准确性。 （2）如何判断内、外扩散的消除？ 当所选择的催化剂粒径（足够小）不影响实验结果时刻判断为消除了内扩散的影响， 当实验所选气体空速（足够大，20000~30000 mol/g.h）不影响实验结果时刻判断为 消除了外扩散的影响。 （3）如何确证床层的等温条件？ 采用惰性物料石英砂稀释催化剂，装填较少量的催化剂，使反应热不至于过分集中。 选用适当的反应管内径与颗粒的直径之比，选用较小的反应管径，减小壁效应。将 反应管置于恒温铜块中，铜块置于管式电阻炉内，用DWK—702控制炉温，用电热 偶和数字显示仪测量和读取反应温度。实验人员应精心操作，防止温度大幅度波动 或超温。

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 ）。

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。

国内外高职院校招生制度对比研究2014年9月国务院发布《关于深化考试招生制度改革的实施意见》，其中指出，到2020年，基本建立中国特色的现代教育考试招生制度，形成分类考试、综合评价、多元录取的考试招生模式。

这一意见的提出，将招生考试改革又一次推到了大众面前，引发了广泛的讨论。

与此同时，美国、德国、加拿大等发达国家的招生制度也在不断地发展和完善，我们在思考自身的同时，也可以比较各国的招生制度，通过分析研究促进我国教育招生制度的改革。

标签：高职院校；招生制度改革；国内外对比高校招生制度改革一直是一个热门话题，高校招生制度的优劣直接影响了整个教育体系，高职院校作为高校的一部分，在招生制度的改革中也起着举足轻重的作用。

近年来，高职院校的招生制度随着我国高考制度的改革也一直在调整着，无论从招生方式、考试内容还是管理办法方面，都进行了很大的改革。

一、我国高职院校招生制度的改革及现行招生制度1.我国招生制度的历史沿革我国古代选拔人才的方式可以追溯到秦朝以前的“世卿世禄”制度，直到隋唐年间，随着改革的深入，形成了比较完善的科举制，科举制又经过历次改革，一直沿用到清朝灭亡，但是这些制度主要都是古代为统治者选拔人才服务的，古代的学校数量稀少，学生大都是家境宽裕以及有一定文化程度的，这也体现了当时考试制度的缺失。

直到新中国成立后，我国才逐步建立起了全国统一的招生制度，虽然有一定的弊端，但是当时国家亟须人才，统一的招生考试的确在一定时间内为国家解决了一部分困难。

后来由于“文化大革命”影响，高考制度暂停了一段时间，直到1976年才正式恢复，恢复后的高校仍然主要是通过高考的形式选拔学生，但是高考的内容一直有小的变动，比如英语课程的加入等。

到了21世纪，随着学校数量的增多，考生生源的扩大，不同省份学校、生源的差异越来越明显，部分省份对高考试卷采用自主命题的方式，其他省份还是沿用全国高考卷。

2003年，教育部开始推行自主招生，结束了此前高校只能在每年同一时间通过高考选拔学生的历史，这次改革可以说是比较大的改变，也有很深远的影响。

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中温变换工艺设计方案目录前言 (2)1、背景 (2)2、分类 (2)3、工艺方法的选择 (2)反应原理 (3)中温变换催化剂 (4)工艺流程 (6)工艺条件 (7)设计体会与收获 (8)参考文献 (9)前言氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。

合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。

合成氨的生产主要分为：原料气的制取；原料气的净化与合成。

粗原料气中常含有大量的C，由于CO是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，通常，先经过CO变换反应，使其转化为易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。

因此，CO变换既是原料气的净化过程，又是原料气造气的继续。

最后，少量的CO用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。

1、背景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，尽量减少其用量对其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、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／tNH 以上，降低到200 kg／tNH，从而形成一种能耗低、稳定可靠、周期长的变换工艺。

2、分类一氧化碳变换的工艺流程包括中变-低变串联流程、多段中变流程、全低变流程、中低低流程等。

3、工艺方法的选择变换工艺流程的设计，首先应依据原料气中的一氧化碳含量高低来加以确定。

以煤为原料气的中小型氨厂制得的半水煤气中含有较高的一氧化碳，所以需采用多段中变流程。

中变催化剂操作温度范围较宽，而且价廉易得，使用寿命长。

因此，在一氧化碳转换工艺设计中，我组选用中温变换工艺。

反应原理变换反应可用下式表示：此外，一氧化碳与氢之间还可发生下列反应（1-2） O H C H CO 22+⇔+（1-3）但是，由于变换所用催化剂对反应式（1-1）具有良好的选择性，从而抑制了其他副反应的发生。

系，这方面的研究工作亟待加强。
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和必然趋势。
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一氧化碳变换催化剂的应用与发展
2结语
随着能源危机的出现，世界上出现了各种降低合成氨能耗的新工艺，其中重 要的节能措施就是降低转化炉的操作水碳比，从而使变换工段在低汽气比下操作。 为厂提高氨厂效益和变换率，各开发商都把改进铜系高温变换催化剂和低汽气比
节能型铜系低温变换催化剂的性能作为研究的重要任务。高变催化剂的开
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一氧化碳变换催化剂的应用与发展
2．2国外CO低温变换催化剂的发展
2．2．1 TopsOe(托普索)公司 TopsOe公司在上世纪80年代，开发出Cu-Zn-Al系CO低
温变换催化剂，随后又开发了LK801系列，使用温度为
190～275℃。性能更好的第三代产品LK-81 1、LK一821和
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一氧化碳变换催化剂的应用与发展
以及引进的大型氨厂所用的变换催化剂都已实现了国产化。 新型变换催化剂的研发在国内十分活跃，有些催化剂的研制 已取得一定的进展，但与国外同类相比，在性能七仍存在 一定差距。这些差距从本质上反映了国内目前只停留在对国 外产品的仿制阶段，在催化剂设计理论上尚未形成完整体
强、同时减少了甲醇及胺类副反应的生成。
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2．2．4 BASF公司 BASF公司（巴斯夫公司）在20世纪60年代开发了K3一10系列，1983 年开发出活性更高的K3—1 10。随后推出的K3—111系列，可用于低 水碳比流程，生成甲醇及甲胺副反应少。
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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。

１ 变 换 反 应 温 度 降温 ， 再进入第二段床层反应 。 经过多段反应 与换热后 ， 出口变换气 变换反应是 一可逆放 热反应 ， 由于可逆放热反应 的速率常数 ｋ 经换热器回收部分热量后送人下一设备 。总之绝热反应一段 ， 间接 随温度升高而增大 ， 平衡 常数 Ｋ ｐ 随温度升高而下降 ， 因此随反应温 换热一段是 这类变 换炉 的特 点。操作状况 见 图 １ （ ｂ ） ， 其 中的 Ａ Ｂ 、 度 的升 高 ， 反应速率从上升 到下降出现一最大值 ， 在 气体组成 和催 Ｃ Ｄ、 Ｅ Ｆ分别是各段绝 热操作过程 中变换率 ｘ 与温度 Ｔ的关系 ， 称为 化剂一定的情况下 ， 对应最大反应速率 时的温度称 为该条 件下最佳 绝 热操作线 ， 可由绝热床层 的热量衡算式求 出。由于这几 段气 体的 温度或最适宜温度。最适宜温度 可由下式计算 ： 起始组成相 同， 这几条绝热操作线相互平行 。Ｂ Ｃ、 Ｄ Ｅ为段间间接冷 却线 ， 平行 于温度轴 ， 表示间接冷却过 程中只有温度变 化而无变换 率改变 。 （ ２ ） 多段直接换热式 。多段直接换热式根据段 间冷激 的介质不 式中 ： ｒ ｒ ｍ ， 卜 最适 宜温度与平衡 温度 ， Ｋ； Ｅ ， Ｅ 厂 一 正 、逆反 同 ， 分 为原料为冷激 、 蒸汽冷激 和水冷激三种 。 应活化能 ， Ｊ ／ ｏ ｔ ｏ ｌ ； Ｒ ｇ 一 气体常数 ， ８ ． ３ １ ４ Ｊ ／ （ ｍ ｏ ｌ ・ Ｋ） 。 ２ 变 换 反 应 压 力 最适 宜温度与反应物组成有关 系， 在不 同组成下 的最适宜温度 变换反应是等物质 的量反应 ， 压力对 Ｃ Ｏ变换反 应的平衡几乎 组成 的曲线就是 最适宜温 度曲线 ， 为加快 反应速率 ， 并提 高 Ｃ Ｏ的 无影响 ， 加压却促进 了析碳和 甲烷化 副反应 的进行 ， 似乎不利 。 但提 变换率 ， 可逆放热 反应最好沿着最适宜温 度曲线进行 ， 则反应 速率 高压力 ， 反应物体积缩小 ， 单位体积 中反应物分子数增多 ， 反应分子 最大 ， 即相 同的生产能力下所 需催 化剂 用量最少 。但 是实际生产 中 被催化 剂吸附速率增大 、 反应 物分子与被催 化剂吸附原子碰撞的机 完全按最适宜温度 曲线操作是不现实 的。首先 ， 在反应前期变换率 会增多 ， 因而可 以加快反应速率 ， 提高催化剂 的生产强度 ， 减小设备 Ｘ 很小 ， 最适宜温度 Ｔ ｍ 很高 ， 已大大超过 中变催化剂允许使用 的温 和管件尺寸 ；且加压下的系统压力降所引起的功耗 比低压下少 ； 加 度范围 。而此时 ， 由于远离反应的进行 ， Ｘ 不断增 大 ， 反应 热不 断放 压还 可提 高蒸汽冷凝温度 ，可充分利用变换气 中过剩蒸汽的热能 ， 出， 而Ｔ ｍ 却要 求不断降低 ， 要考虑如何从催化剂床层不断移去适 当 提高冷凝液 的价值 ， 还可 降低后续节省压缩合成气 的能耗 。 当然 ， 加 热量 的问题 。因此 ， 变换炉 的设计及生产 中温度 的控制应 注意以下 压会使系统冷凝液的酸度增 大 ， 对设备 、 管件材料的腐蚀性增强 ， 这 三个 问题 。 是不利 的一面 ， 设计 时应加 以解决 。一般变换工序 的压力 由转化或 （ １ ） 将变换 温度 控制在催化剂 的活 性温度范 围内操作 ， 防止超 气 化 工 序 来 确 定 。 温造成催化剂活性组分烧结 而降低 活性 。此外 ， 反应开始温度应高 ３ 最终变换率 于所用型号催化剂的起始 活性温度 ２ ０ ℃左右 ， 随着催化剂使用 时间 最终变换率 由合成 甲醇原料气 中氢碳 比及 一氧化碳 与二氧化 的增长活性有所下降 ， 操作温度应适当提高。 碳 比例决定 。在 甲醇生产中 ， 有两种变换 配气方法 。 （ ２ ） 必须从催化剂床层中及时移出热量 ， 不 断降低反应 温度 ， 以 （ １ ） 全部气量通过法 。 接近最适应温度曲线进行反应 ， 并且对排 出的热量加 以合理利用。 当全部气量 通过变换工序 时 ，此时所要求 的最终变换率 不太 （ ３ ） 低温变化的温度 ， 除 应 限制 在 催 化 剂 活 性 温 度 范 围 内 ， 还 必 高 ， 要保 留足量 的 Ｃ Ｏ作为 甲醇合成 原料 。 须考虑该气体条件下的露点温度 ， 以防止水蒸气 的冷凝 。低温变换 （ ２ ） 部分气量通过法 。 操作 温度一般 比露 点温度高 出 ２ ０ ￣ Ｃ 左右。如果 控制不严 ， 万一水蒸 只有一部分气量通过变换工序 ， 其余气 量不经变换而直接去合 气冷凝则 有氨水生成 。 它凝 聚于催化剂表面 ， 生成铜氨络合物 ， 不仅 成时 ， 通过 的这一部分气体的最终变换率控制得较高 ， 达９ ０ ％以上 ， 活性 降低 ， 还使催化剂破裂粉碎 ， 引起床层阻力增加等弊端 。 混合气的浓度由旁路气量来控制 。 工业上变换反应 的移热方式有三种 ： 连 续热换式 、 多段 时间换 ４ 汽 气 比 热式 、 多段直接换热式。 国内装置中多为多段间接换热式 、 多段直接 在进行变换时 ， 加入 的水蒸气 比例一般用汽气 比 ｎ或汽碳 比 ｎ 换热式 。 来表示 。增加水蒸气量 ， 即汽气 比增加 ， 便加大 了反应物质 的浓度 ， 反应 向生成物方 向移动 ， 提高 了平衡变换率 ， 同时有利于高变 纯洁 活性组分 Ｆ ｅ ， Ｏ 相 的稳定和抑制析碳与 甲烷化反应的发生。过 量的 水蒸气还起载 热体 的作用 ， 使催化剂床层 温升相对减少 。但 汽气 比 ｌ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ ｌ 过大 ， 水蒸 气消耗量多 ， 会增加生产 成本 ， 且过 大的水蒸气量 ， 反 而 墨 使变换率降低 。这是 由于实际生产 中反应 不可能达到平衡 ， 加人过 衄 量 的水蒸气便稀 释 了 Ｃ Ｏ的浓度 ， 反应速率 随之减小． ． 力 Ⅱ 之 反应气 体在催 化剂床层停 留时间的缩短 ， 使变换率减低 ； 对于低 变催化剂 如汽气 比过大 ， 操作温度越接 近于露点温度 ， 越不利于催 化剂的维 护。 ５ 催 化 剂 粒 度 （ Ｉ 】 （ ｂ ） 为 了提高催 化剂的粒 内有效 因子 ， 可减 少催 化剂粒度 ， 但相 应地气 （ ａ） 多段 间接换热式变换 中 （ ｂ ） 操作状况 体通过催化床 阻力增 大 ，变化催化剂 的适宜 当量直径为 ６ － １ ０ ｍ ｍ， 图 １ 工业上一般压制成圆柱状 ， 粒度为 ５ ｍ ｍｘ ５ ｍ ｍ或 ９ ｍ ｍｘ ９ ｍ ｍ。 （ １ ） 多段 间接换热式。 图１ （ ａ ） 为多段间接换 热式变换炉示意图。 参 考 文 献 此处 为了示意 简单 ， 把段间换热器放在炉 内。原料气经换热器预热 ｆ ｌ １ 杨余芳． 一 氧 化 碳 加 压 变换 系统 的探 讨 与设 计 ［ Ｊ ］ ． 湘潭大学， ２ ０ ０ ２ ． 达到催化剂所要求 的温度后进入第一段床层 ， 在绝热条件下进行反 『 ２ 】 田春 霞． 合 成 氨 装 置 变换 炉 设 计 【 Ｊ 】 ． 化 工 设备 与 管道 ， ２ ０ １ １ （ ２ ） ． 应， 温升值与原料组成及变换 率有关 。第一段 出来 的气体经换热器 『 ３ １ 孙 秀芳 ， 朱 志 晖． Ｃ Ｏ 变换 温 度 的 控 制 与 对策 【 Ｊ 】 ． 化肥 工业， ２ ０ １ １ （ １ ） ．

设反应前气体混合物中各组分干基摩尔分率为
R0；反应后气体混合物中各组分干基摩尔率为 yCO,d、yCO2,d、yH2,d、yN2,d ，一氧化碳的变换率为
0yCO,d0yCO,d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
r1


dN CO dW
dN CO2 dW
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
∫ kTi
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。