PPT《第三章 一氧化碳变换 p87》

确定催化剂用量

二、工艺条件对变换反应的影响 温度 压力 气体组成 影响因素 空速 P100 (1)热力学角度考虑 变换反应是放热反应,对一定的原料气初始组成,温度的降低,平衡向正反应方向移动,Kp值增大,变换气中CO的平衡含量降低. 所以,当原料气组成一定时,温度越低,平衡变换率越高.低温条件下变换后残余CO含量可以有较大的降低. 1. 温度(2)动力学角度 T↑r ↑(反应速度) 从反应动力学可知,温度升高,反应速度常数增大,对反应速度有利,但平衡常数随温度的升高而变小,即CO 平衡含量增大,反应推动力变小,对反应速度不利. B系列中变催化剂本征动力学方程 Te 平衡温度 热力学的影响 最佳操作温度 P101 Tm 最适宜操作温度E1正反应活化能E2逆反应活化能 平衡温度和最适宜温度的关系随温度的关系使反应沿最适宜温度曲线进行时反应器利用率最大、催化剂用量最少 高温加快反应速度 低温可降低平衡一氧化碳含量 动力学的影响 a 单段绝热式 平衡温度线 最佳温度线 x T 原料气 产物 催化剂 操作线 T0 T1 x Ⅰ Ⅲ Ⅱ 原料气 变换气 (b)多段原料气间接换热式 AB:一段操作曲线BC:一二段间等变换率降温 CD:二段操作曲线DE: 二三段间等变换率降温EF:三段转化率 F点:出口CO含量 (c)多段原料气冷激式 Ⅰ Ⅲ Ⅱ 变换气 原料气 (e)多段水冷激式 (d)非原料气冷激式 Ⅰ Ⅳ Ⅲ Ⅱ 平衡温度线 最佳温度线 x T 平衡温度线 (1)常压和加压变换 小型厂 P=0.8-1.0MPa 中型厂 P=1.2-1.8MPa 大型厂 P=4.0MPa

2、压力 反应为等体积反应,压力较低时对变换反应的化学平衡几乎没有影响. 反应速度随压力增大而增大 以煤为原料 以天然气或渣油为原料采用转化法时变换压力和转化工序相同 a 设备体积小,节省投资. b 增加空速,提高生产能力 优点 c 有利于热能回收 热能的品位得以提高,有利于热量回收.d 费托合成 CO+H2 →CnH2n+2nH2O 被抑制 在汽气比非常小时有费托合成, 冷激流程可抑制费托合成反应的发生.e 电耗降低 a 腐蚀加剧(点蚀 ),设备使用寿命缩短. (尤其是采用耐硫变换催化剂流程)b 有机硫转化↓ 缺点 (2)加压变换的优缺点

3、汽气比 H2O/CO或水蒸气/半水煤气 原料、热载体、抑制副反应 概念 蒸汽作用 汽气比与一氧化碳平衡变换率关系

1、山东兖州鲁南化肥厂原始开车的摸索过程中,曾经出现过一次由于将人变换炉汽气 比控制太低 ,造成发生急剧的甲烷化反应,床层超温至802℃.

2、蒸汽用量大,导致炉温垮温事故. 增加水蒸气用量,既有利于提高一氧化碳的变换率,又有利于提高变换反应速度,同时抑制副反应.但能耗增加. 甲烷转化工艺中变换过程不需另加蒸汽 ? CO2为变换反应的产物,除去CO2有利于反应平衡向生成H2的方向移动,从而提高CO的变换率,降低变换气中CO含量.

4、二氧化碳 生产中,若选用中变串低变工艺,可在两个变换炉之间串入脱碳装置,最终CO含量可降低到0.1%.

一、对催化剂的要求

1、活性好

2、活性温度低

3、较好的选择性

4、催化剂对毒物灵敏性小、机械强度高、耐热性好、使用寿命长、价格低廉及原料易得等

第二节 变换催化剂 变换催化剂分类 按组成分类 中温变换 低温变换 耐硫低变 工程实践教学观摩中心 汇集了100多种固体催化剂,包括中低变催化剂,欢迎各位同学参观, 催化剂 催化剂 铁铬系 铜锌系 钴钼系 按反应温度分类 B116氧化铁(r-Fe2O3 载体)70-75%氧化铬(Cr2O3)1.5-3.0%总钼含量(MoO3)1-1.5%其它A助剂,B助剂