水煤气的变换工艺ppt课件
- 格式:ppt
- 大小:7.29 MB
- 文档页数:65
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。