项目三原料气的变换任务二变换工艺条件与工艺流程50课件

项目三原料气的变换任务二变换工艺条件与工艺流程《无机化工生产技术》合成氨原料气的净化243133原料气的脱硫一氧化碳变换二氧化碳的脱除原料气精制

知识回顾一氧化碳变换目的：净化原料气，脱除CO；生成等摩尔的原料气H2。方法：铁铬系中温变换350-550℃；铜锌系低温变换200-280℃；钴钼系耐硫变换180-500℃。残余CO：在原料气精制工序脱除。

知识回顾CO变换原理1、可逆2、放热3、等体积4、催化剂参与反应特点

知识回顾变换反应：+任务一变换工艺条件与工艺流程

一、变换工艺条件二、变换工艺流程三、变换主要设备四、变换生产操作教学任务新课

温度

压力影响因素

空速

气体组成一、变换工艺条件

压力原则一：应在催化剂活性温度范围内操作，原则二：尽量维持较低的温度操作，原则三：催化剂活性寿命后期，适当提高温度。

CO变换的工艺条件—温度反应床热量移除连续换热多段换热（直接冷激式，间接式）CO变换的工艺条件—温度

放热反应存在反应最佳温度。从热力学上看，温度上升，K下降；但从动力学看，温度升高，反应速度增加。使变换率最大的温度为最佳温度。变换温度Te为平衡温度，E1、E2分别为正逆反应活化能。根据平衡常数表达式，在一定初始浓度和转化率下，可求出平衡温度，再求出最佳温度。变换温度

中变反应温升大，通常采用分段式，如图实际工作曲线围绕最佳温度线。低变反应由于反应量较少，温升不是很大，所以多以一段进行。T0温度/°C变换率TeT0多段变换T与χCO的关系变换温度以典型中温变换工艺为例①反应开始温度为320～380℃；②催化床层热点温度为530~550℃。③变换反应过程中存在最适宜操作温度。变换炉温度:第一段最高，第三段最低。水碳比H2O/CO

分析：提高水蒸汽比例，有利于提高变换率，降低CO残量，生产采用过量水蒸汽并到热载体的作用，减少床层温升。控制：4左右，为什么不是越高越好？变换压力中型厂：1.2-1.8MPa；小型厂：0.7-1.2MPa；压力升高有利于提高反应速率。加压节约能量消耗：压缩干原气功耗较小，提高过剩蒸汽价值。【思考】提高压力，付出的增量成本是什么？空速选择原则：应该在保证变换率的

前提下尽可能提高空速，以提高产能。空速与触媒活性、操作压力有关。触媒活性高、压力高，空速可选择得大些，反之则小些。一般空速在2000~3000h-1之间。空速工艺流程中应考虑的多种因素1、满足变换率的要求2、防止催化剂超温分段和段间降温方式3、反应余热的充分利用，达到催化剂反应温度降低能耗4、蒸气的回收和利用降低外供蒸汽消耗5、延长催化剂寿命介质的净化二、变换工艺流程1、高变-低变串联流程：适用CO含量较低炉气，如天然气制原料气CO含量13-15%，水蒸气量高。2、多段中变流程：中小型氨厂以煤为原料制得的原料气CO含量28-30%，水蒸汽含量低。3、全低变流程：采用宽温钴钼耐硫低变催化剂，较低的水蒸汽消耗。4、中－低－低流程：变换炉分三段。段间用气体一段用铁铬系中变催化剂；二三段用我钴钼耐硫系催化剂。二、变换工艺流程大型氨厂一氧化碳中低变串联流程转化气废热锅炉中变炉低变炉废热锅炉甲烷化预热器CO13-15%，800℃，3.04MPa370℃，440℃，CO3-4%220℃，CO3-4%235℃，CO0.3-0.5%软水饱和器贫液再沸器变换气一氧化碳高变串低变工艺流程图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13-15%CO370℃430℃3%CO0.4%CO?℃?℃一氧化碳多段中温变换工艺流程1-饱和热水塔；2-气水分离器；3-主热交换器；4-中间换热器；5-电炉；6-中变炉；7-水加热器；8-第二热水塔；9-冷却器；10-热水泵；11-热水循环泵；12-冷凝水泵380℃400℃钴钼耐硫系全低变工艺流程图1-饱和热水塔；2-水加热器；3-气水分离器；4-热交换器；5-电炉；6-变换炉；7-调温水加热器；8-锅炉给水加热器；9-热水泵低水气比四级串联变换工艺流程低水气比四级串联变换工艺流程点击播放微视频案例：某公司变换工艺流程多段间接换热式多段水冷激式多段原料气冷激式变换炉类型{三、变换主要设备CO变换炉CO变换炉加压变换炉的结构变换炉：气固相催化反应器1，8—气体分布装置；2—变换炉外壳；3—耐热混凝土衬里；4～6—催化剂；7—支架填料模型垂直筛板塔内件中间冷却式两段绝热反应器分段越多越好吗？ⅠⅢⅡ原料气变换气多段原料气间接换热式多段原料气冷激式ⅠⅢⅡ变换气原料气多段原料气冷激式绝热反应器：催化剂用量大，流程简单，调温方便。水冷激式绝热反应器：水蒸发潜热较大，调节灵敏方便，可增湿并节能，近年来广泛采用。轴向变换炉

典型的固定床反应器

用于预变

和低变组成：入口气体分布器，内筒，催化剂中心管，耐火球，丝网，卸料口，热电偶。

结构特点：内筒壁布满小孔，内壁侧�设丝网，防止催化剂泄露。中心管侧壁开满小孔，外壁设丝网，防止催化剂进入中心。

物料流程：管气体通过入口气体分布器均布后，分两个方向由内筒外侧径向和沿轴向向下进入催化剂床层进行变换反应，再经由中心管的侧壁的小孔汇集到中心管，由气体出口离开变换炉进入下一流程。径轴向变换炉用于中变1、变换炉的操作催化剂的填装、升温与还原a、催化剂填装过筛；炉箅上铺钢丝网和耐火球；催化剂注入高度落差0.5m以内；严禁踩踏。四、变换生产操作1、变换炉的操作b、中变催化剂升温还原常温－120℃阶段，惰性气体循环升温，床层温差不超30℃120－200℃阶段，160℃时转为半水煤气加少量蒸汽升温200－250℃阶段，防止温升过快250－450℃阶段，还原主期，注意氧气含量。1、变换炉的操作升温期硫化初期强化期降温置换期C、低变催化剂升温硫化2、饱和热水塔的操作①装瓷环②饱和塔和热水塔的操作3、变换过程故障判断及处理方法问题原因处理方法变换炉系统着火易燃物靠近高温着火用灭火器或消防水灭火，清除易燃物漏气着火用氮气灭火，漏气较大时联系停车处理催化剂失活反硫化严格升温硫化操作，维持适当的H2S含量煤气中粉尘及油污堵塞催化剂加强气体净化操作煤气中氧含量长时间超标联系自控调整氧含量＜0.3%变换系统压差大设备堵塞停车处理催化剂表面结块或粉化蒸汽带水或系统内积水排净系统积水问题原因处理方法炉内温度剧列变化煤气中氧含量超标联系自控调整氧含量＜0.3%煤气流量大幅度变化，蒸汽量调节不足加强操作蒸汽带水至变换炉加强排污并及时调试处理变换气中CO超标炉温波动稳定工艺，稳定炉温蒸汽压力低，汽气比低加大