水煤气的变换工艺

水煤气工艺流程水煤气是一种重要的燃料，它可以通过水煤气工艺流程来生产。

水煤气工艺流程是一个复杂的过程，包括了多个步骤和反应。

在这篇文章中，我们将详细介绍水煤气工艺流程的各个步骤和反应。

1. 煤气化。

煤气化是水煤气工艺流程的第一步，它是将煤转化为可燃气体的过程。

在煤气化过程中，煤被加热并与气化剂（通常是水蒸气）反应，生成一种混合气体，其中包括一氧化碳、氢气和其他气体。

这些气体将被用作水煤气的原料。

2. 水煤气变换。

水煤气变换是水煤气工艺流程的第二步，它是将煤气中的一氧化碳和水反应，生成更多的氢气和二氧化碳的过程。

这个反应通常在高温和高压下进行，需要使用催化剂来加速反应速率。

水煤气变换可以提高水煤气的氢气含量，使其更适合作为燃料使用。

3. 水煤气净化。

水煤气净化是水煤气工艺流程的第三步，它是将水煤气中的杂质和有害物质去除的过程。

在这个步骤中，水煤气会经过冷却、洗涤和吸附等过程，去除其中的硫化氢、氨、苯等有害物质，以及灰尘和其他固体杂质。

经过净化后的水煤气将更加纯净，可以用于生产燃料或化工原料。

4. 水煤气利用。

经过以上步骤后，水煤气将成为一种纯净的可燃气体，可以用于生产燃料或化工原料。

水煤气可以用作城市煤气、工业燃料或化工原料，也可以通过合成反应生成甲醇、合成氨等化工产品。

总的来说，水煤气工艺流程是一个复杂而重要的过程，它可以将煤转化为可燃气体，为人们的生活和工业生产提供能源和原料。

随着技术的进步，水煤气工艺流程也在不断改进，以提高生产效率和降低环境污染。

希望通过不断的研究和创新，水煤气工艺流程能够更好地为人类社会的发展和进步做出贡献。

水煤气变换（Water gas shift）是一种液相反应，用于将一种称为水煤气（syngas）的混合气体转化为更高纯度的氢气和二氧化碳。

该反应通常在催化剂存在下进行。

水煤气通常由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成，通过部分氧化碳氢化物或其他方法产生。

水煤气变换反应的化学方程式如下：
CO + H2O ⇌CO2 + H2
在此反应中，一氧化碳与水蒸气发生反应生成二氧化碳和氢气。

这是一个平衡反应，正向反应和逆向反应同时进行。

在水煤气变换反应中，常使用催化剂来促进反应速率和平衡转化。

常用的催化剂包括铁、镍、钼等金属催化剂，它们具有较高的活性和选择性，可降低反应温度并提高反应效率。

水煤气变换反应的应用广泛，其中最重要的是在氨制备和甲醇制备过程中。

通过水煤气变换反应，可以调节一氧化碳和氢气的比例，满足不同化学反应过程的需求。

此外，水煤气变换反应也是一种重要的清洁能源领域的关键反应，用于生产高纯度氢气以供燃料电池等设备使用。

2011－2012学年第二学期《专外与文献检索》课程考查成绩细则成绩：《专外与文献检索》课程考查低温水煤气变换反应研究进展摘要：低温水煤气变化反应由于它在许多工业过程起着重要作用，引起了研究者的极大兴趣，一直是研究领域的一个热点问题。

本文简要介绍了低温水煤气反应与起反应机理，对国内外水煤气变换反应催化剂研究进展进行概括与总结，重点陈述了负载金超微粒子催化剂的发展、催化机理、制备方法及载体的选取。

关键字：水煤气变换反应反应机理催化剂负载金催化剂低温水煤气变换反应( Water- Gas Shift Reaction, 简称WGSR) 的工业应用已有90多年历史，在以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工业具有广泛的应用，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。

近年来由于在燃料电池电动车上的应用,这一经典化学反应的研究再次引起国内外同行极大关注。

本文在参阅大量文献资料的基础上，简要介绍了国内外水煤气变换反应催化剂研究的进展。

1.WGSR的反应机理WGSR是一放热反应, 较低的反应温度有利于化学平衡, 但反应温度过低则会影响反应速率[1],从纯化学的角度来看,WGSR反应的正向反应是水合反应，逆向反应是一个加氢及脱水反应，对于这类反应的研究，具有一定的代表性。

CO+H2=CO2+H2△H=-41.1kJ/mol水煤气变换反应属于中等程度放热。

按照操作温度, 可分为低温水气变换反应( 180～250℃) 和中温水气变换反应( 220～350℃) 。

虽然近年来人们对WGSR 进行了广泛而深的研究, 但但鉴子各个研究者的实验手段及催化剂制备等方面的差异, 使得不同的研究者对其有着不同的看法。

截止目前, 已见报导的低变反应机理类型主要有以下四种[2]:（1）氧化还原机理H2O+M=H2+MO MO+CO=CO2+MM为铜系金属，MO为与M相对应的金属氧化物（2）三途反应机理H2O+(CO)=CO2+H2CO+(H2O)=CO2+H2CO+MO=CO2+M H2O+M=H2+MOH2O+M=H2+MO(CO)、(H2O)表示被吸附的CO、H2O，M为铜系金属，MO为与M相对应的金属氧化物。

⽔煤⽓变换（1）反应⼯程课程设计⼀.对课题的概述⼀氧化碳和氢⽓都是会燃烧的⽓体，⼯业上把这样的混合⽓叫“⽔煤⽓”。

CO 和H2因为⽔(H2O)的分⼦⾥有⼀个氧(O)原⼦和两个氢(H)原⼦，⽔⼀遇上⽕热的煤（C），氧原⼦⽴刻被煤（C）夺⾛了，结果⽣成⼀氧化碳(CO)和氢⽓(H2)。

⽔煤⽓⼀种低热值煤⽓。

由蒸汽与灼热的⽆烟煤或焦炭作⽤⽽得。

主要成分为氢⽓和⼀氧化碳，也含有少量⼆氧化碳、氮⽓和甲烷等组分；各组分的含量取决于所⽤原料及⽓化条件。

主要⽤作台成氨、合成液体燃料等的原料，或作为⼯业燃料⽓的补充来源。

⼯业上，⽔煤⽓的⽣产⼀般采⽤间歇周期式固定床⽣产技术。

炉⼦结构采⽤UGI ⽓化炉的型式。

在⽓化炉中，碳与蒸汽主要发⽣如下的⽔煤⽓反应：C+H2O→CO+H2C+2H2O→CO2+2H2以上反应均为吸热反应，因此必须向⽓化炉内供热。

通常，先送空⽓⼊炉，烧掉部分燃料，将热量蓄存在燃料层和蓄热室⾥，然后将蒸汽通⼊灼热的燃料层进⾏反应。

由于反应吸热，燃料层及蓄热室温度下降⾄⼀定温度时，⼜重新送空⽓⼊炉升温，如此循环。

当⽬的是⽣产燃料⽓时，为了提⾼煤⽓热值，有时提⾼出炉煤⽓温度，借以向热煤⽓中喷⼊油类，使油类裂解，即得所谓增热⽔煤⽓。

近年来，正在开发⾼温⽓冷堆的技术，⽤氦为热载体将核反应热转送⾄⽓化炉作为热源，以⽣产⽔煤⽓。

在⼯业⽣产中绝⼤多数的化学反应过程是在变温条件下进⾏。

这⼀⽅⾯由于化学反应过程都伴随着热效应，有些热效应还相当⼤，即使采⽤各种换热⽅式移⾛热量（放热反应）或者输⼊热量（吸热反应），对于⼯业反应器都难以维持等温。

特别是⽓固相固定床催化反应器，要想达到等温更为困难。

另⼀⽅⾯许多反应过程等温操作的效果并不好，⽽要求有⼀最佳温度分布。

如⼯业上进⾏合成氨，合成甲醇之类的可逆放热反应，便属于这种情况。

再者，对于⼀些复杂反应、其主、副反应的活化能⼤⼩不同，温度的⾼低对主、副反应速率的影响也不同。

所以，可通过改变温度的⽅法来改变产物的分布，使⽬的产物的收率最⼤。

水煤气变换催化剂摘要：水煤气变换反应（WGRS)在化工生产中起着积极而重要的作用，一是人们研究的课题之一。

催化反应进行的催化剂是近年来的研究热点。

本文对各种催化剂的制备及性能、影响因素做了详细的阐述，并就我国低温水煤气变换催化剂的研发提出了一些见解。

关键词：水煤气；催化剂；发展0 引言众所周之，氢是工业领域中一种至关重要的天然材料，它已经在合成氨工业中广泛应用，分解高分子的天然油脂和脱硫。

除此之外，氢也是一种不平常的燃料，它的能量密度或者发热量远高于其他气体或者液体燃料。

氢的天然存在量很少，需要工业大量合成，水煤气变换反应是工业用氢气的主要来源。

水煤气变换反应(CO+H2O==CO+H2，△H=一41．9 Kmol／mo1),在合成氨、合成甲醇等制氢工业中)是一重要的反应过程。

水煤气变换反应速度相对较慢，需高性能的催化剂使放映得以进行。

工业化的变换催化剂均是固体催化剂，如铁系高温变换催化剂、铜锌系低温变换催化剂、钴钼系耐硫宽温变换催化剂等，且均采用固定床反应器[1]。

国外对气一水溶液体系水煤气变换反应一直没有间断过研究，研究主要从两个方面进行。

一是对各种无机化合物作为催化剂反应系统的效能进行考察，另一方面是对各种贵金属有机化合物作为催化剂进行研究，无机化合物作为催化剂的反应体系适用性较好，对氧气有一定的承受能力，而金属有机化合物作为催化剂的反应体系，对氧非常敏感，几乎要求在无氧条件下进行，PPM 级的杂质氧就能使催化剂失活[2]，国内在这方面的研究也在不断进行。

1 水煤气变换反应关于水煤气变换反应的反应机理，目前普遍接受的是表面氧化还原机理，可表示为[3]：H 2O(g)一H2O(S) (1)H2O(S)一OH(S)+H(S) (2) OH(S)一O(S)+H(S) (3)2H(S)一H2(g) (4)CO(g)一CO(S) (5)CO(S)+O(S)一CO(S) (6)CO2(S)一CO2(g) (7)式中，g表示气态，S表示表面吸附态。

变换工段操作规程一、工艺概述经过脱硫、除尘后的水煤气中，除含有双氧水生产时所需要的氢气外，还含有26~30%的一氧化碳及其它气体。

直接分离一氧化碳是比较困难的，但在一定的温度条件下，借助低变催化剂的催化作用，可使水煤气中一氧化碳与水蒸汽发生反应，生成二氧化碳和氢气。

二、化学反应原理变换的主要反应是在一定的温度条件下，气体中的一氧化碳与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳，反应方程式如下：CO+H 2O （g 2+H 2+41KJ/mol这个反应的特点是：（1）反应前后体积没有变化；（2）反应前后是放热的；（3）是完全可逆的反应，当正反两个方面进行的速度相等时，反应达到平衡。

1、影响化学平衡的因素（1）温度的影响，变换反应是放热反应，温度降低、平衡向生成氢气和二氧化碳的方面移动。

（2）反应物浓度的影响，增加反应物浓度或减少生成物浓度，反应向有利于生成二氧化碳和氢气的方向进行，可采用增加蒸汽量来实现。

2、影响反应速度的因素，变换反应在有催化剂存在时，才能大大加快反应 速度，另外提高温度和增加蒸汽用量对加快变换反应的速度也有很大作用。

三、工艺流程1、水煤气气体流程：压缩机 → 冷却器 → 除油器 → 热交换器 → 电加热器 → 变换炉一 、二段 → 变换炉三段 → 热交换器 →冷却器 →气水分离器 → 精脱硫塔（A ） →精脱硫塔（B ） → PSA 提氢装置。

2、软化水流程：由电厂送的软化水 →加压水泵 →变换炉二、三段。

3、蒸汽流程：由电厂送的蒸汽 →汽水分离器 → 电加热器 →变换炉一段。

4、循环水流程：凉水泵→冷却器→热水池→热水泵→冷却塔→凉水池→凉水泵。

四、主要设备及性能1、水煤气压缩机：L—40/0.2—8型往复式压缩机，Q：40m3/min，N：280KW,压缩机的任务是把水煤气输送到后工段，并提供过程进行所必要的压力条件。

2、变换炉φ1600×7000，变换一段上层装填抗氧剂和抗毒剂，变换二、三段上层均装填耐火球，下部装填低变催化剂，是完成一氧化碳和水蒸汽反应生成二氧化碳和氢气的主要设备。

水煤气变换反应方程式水煤气的变换反应：将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气，现象为火焰腾起更高，而且变为淡蓝色。

水煤气变换反应是放热反应，从纯化学的角度来看，水煤气变换反应的正向反应是水合反应，逆向反应是一个加氢及脱水反应。

水煤气变换反应属于中等程度放热。

按照操作温度，可分为低温水气变换反应（180~250℃）和中温水气变换反应（220~350℃）。

制取水煤气的化学方程式如下：1、C+H₂O（g）===（高温）CO+H₂。

将水蒸气通过高温的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2），现象为火焰腾起更高，变为淡蓝色（氢气和CO燃烧的颜色）。

2、CH₄+H₂O===CO+3H₂甲烷和水进行化合反应也可制得水煤气。

水煤气的用途：水煤气是气体燃料的一种。

主要成分氢和一氧化碳。

由水蒸气和炽热的无烟煤或焦炭作用而得。

工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法，或用蒸气和氧一起吹风的连续法。

热值约为10500千焦/标准立方米。

此外，尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。

可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。

可用喷射式无焰烧嘴进行燃烧，空气和煤气不用预热。

与醇、醚相比，简化制造和减少设备，成本和投资更低。

压缩或液化与氢气相近，但不用脱除CO，建站投资较低。

还可用减少的成本和投资部分补偿压缩（制醇醚也要压缩）或液化的投资和成本。

有毒，工业上用作燃料，又是化工原料。

水煤气的危害：1、水煤气发生炉长期运行后极易产生大量硫化氢、焦油、酚水等污染物，影响半径达500米，对农作物、空气环境和人体等都有较大的损害。

2、它产生的多种废气和恶臭，会引起人头痛、头晕，居民难以承受。

3、此外，由于水煤气主要由一氧化碳、氢气等易燃气体组成，一旦泄漏，则极可能发生爆炸和中毒，造成群死群伤事件。