PPT《第三章 一氧化碳变换 p87》

第三章 一氧化碳变换 p87 变换工段装置 脱硫后原料气体成分 方法 气体成分% CO H2 CO2 N2 CH4 固体燃料气化 28-30 35-39 7-8.

2 17-18 0.8-1.3 甲烷转化工艺 12-13 53-58 6-8 21-24 0.2-0.4 都含有CO,但氨的合成和尿素生产中都不需要CO,应将其除去. 需要H2和N2 H2+N2 NH3 CO2+2NH3 CO(NH2)2+H2O 需要NH3和CO2 氨合成 尿素合成 (1)气体的净化(脱除CO).(2)有效气体氢气和二氧化碳的制备.(3)大部分有机硫转换成无机硫(H2S). CO水蒸气变换反应,简称CO变换反应: CO+H2O H2+CO2 在工业上如何实现?工艺流程如何安排?

1、可逆:化学平衡的问题,转化率问题?

2、放热

3、等体积

4、催化剂参与 反应特点 任务 CO+H2O H2+CO2 该反应需要在催化剂存在下进行,依据目前开发的催化剂活性温度,其反应温度在200-400℃之间,中变催化剂在280-400℃ ,低变催化剂为200-320 ℃ 变换反应器 200-400℃ 常温 常温 加热 冷却 变换反应器 200-400℃ 换热器 常温 常温 达到反应温度的途径 水蒸气的加入---饱和器和热水器 原料气 水蒸气 饱和器 热水 原料气+水蒸气 低温原料气 直接加入蒸气 饱和器的方法 高温变换气 热水器变换气的热量传给水,使水升温. 低温变换气 热水 变换反应器 200-400℃ 换热器 原料气 变换气 热水器 饱和器 反应系统 换热系统 加入水蒸气和热量回收系统 变换工段原则流程构成 本章基本要求:任务、原理 变换反应原理及其特点

1 工艺条件对反应的影响关系

2 中变催化剂、低变催化剂、耐硫变换催化剂组成、使用条件、还原(硫化)、钝化原理

3 中变流程、中低低、中串低、全低变的流程组织原则、流程特点以及主要设备的结构和作用

4 难点:方案的确定和流程的布置 重点

一、化学平衡和平衡转化率

1、热效应 反应热:SH298,R=-4.868-1.2184T+1.1911*10-3T2-4.0625*10-6T3 温度/℃

25 200

250 300

350 400

450 500 SH298,R -41.18 -40.07 -39.67 -39.25 -38.78 -38.32 -37.86 -37.3 kJ/mol 结论:放热反应,反应热随温度的升高而降低

第一节 一氧化碳变换的基本原理及热力学 温度/℃

200 250

300 350

400 450

500 Kp 227.9 86.51 39.22 20.34 11.7 7.311 4.878 结论:随着温度的升高,平衡常数降低.即温度对平衡有影响,T Kp

2、化学平衡常数 组分 CO H2O CO2 H2 初始组成 ya yb yc yd 平衡浓度 ya-yaxp yb-yaxp yc+yaxp yd十yaxp 以1mol湿原料气为基准,xp为CO 的平衡转化率,可计算平衡组成

3、变换率及平衡变换率 一氧化碳的反应程度 当T和原料气组成已知时,即可通过T计算出Kp,求出xp 平衡常数和平衡转化率的关系 温度℃ H2O/CO, 摩尔比

1 3

5 7

150200250300350400450500550600 0.0095380.0169990.0273130.0590300.0784950.0991260.1201840.1410590.1612860.180547 0.0017570.0021370.0030170.0083750.0152340.0247810.0368180.0508490.0662490.082407 0.0000650.0002160.0005760.0043140.0080300.0134690.0207480.0297910.0403620.052123 0.0000350.0001200.0003160.0029000.0054360.0092100.0143100.0209510.0288660.037937 不同温度及水蒸气比例下,干变换气中CO平衡含量, 摩尔分数 结论:在原料气组成一定的条件下,随着温度的降低,变换气中CO的平衡含量降低,CO 转化率提高;

水蒸气的加入量对转化率有影响,水蒸气的加入量 , CO转化率 . 备注 原料干基组成:CO:31.7% CO2:8% H2: 40% N2:20.3% 注:实际生产中,可测定原料气和变换气中的CO,且视为干基,一氧化碳的转化率: 原料气中CO含量 变换气中CO含量 生产中用途:可测定原料气和变换气中的CO,判断问题;