一氧化碳變換基本原理(精)課件

1、徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫甲醇生產(chǎn)技術(shù)課程模塊三 一氧化碳變換一、一氧化碳變換基本原理學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)1什么是CO變換反應(yīng)？2為什么要進(jìn)行CO變換？3CO變換反應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？4如何選擇CO變換的條件？通過學(xué)習(xí)，希望大家能夠?qū)W會(huì)根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)及工程需要合理選擇反應(yīng)條件第一節(jié) 一氧化碳變換基本原理甲醇合成原料氣的組成調(diào)整與雜質(zhì)清除的工藝視原料氣組成不同有很大差異：以天然氣為原料的情況下，不但無需變換工序，還要外加二氧化碳，以滿足甲醇合成的合理組成需要。以煤與重油為原料，其凈化過程最為復(fù)雜，要配置變換、脫硫脫碳工序，有時(shí)甚至需要二次脫硫，凈化工序任務(wù)1.調(diào)整組成2.清除雜

2、質(zhì)使氫碳比符合甲醇合成要求保證甲醇合成催化劑的壽命調(diào)整組成所采用的方法主要是進(jìn)行一氧化碳變換反應(yīng)清除雜質(zhì)包括硫化氫與有機(jī)硫化物的清除和二氧化碳的脫除二氧化碳的脫除兼有調(diào)整組成與維持催化劑較高活性狀態(tài)的雙重作用一、凈化工序任務(wù)二、化學(xué)反應(yīng)原理CO與水蒸氣反應(yīng)，稱為CO變換反應(yīng)，簡(jiǎn)稱變換，此反應(yīng)需要在催化劑參與下進(jìn)行CO+H2O H2+CO241.2kJ/mol Cat CO變換應(yīng)該在何種條件下進(jìn)行？了解反應(yīng)的特點(diǎn)，再選擇一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的條件應(yīng)該如何確定請(qǐng)大家思考!CO變換反應(yīng)的特點(diǎn)1. 可逆反應(yīng)：化學(xué)平衡的問題，平衡轉(zhuǎn)化率2. 放熱反應(yīng)：熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)問題，溫度3. 等體積反應(yīng)：熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)問題

3、，壓力4. 催化反應(yīng)：沒有催化劑參加是不行的 反應(yīng)特點(diǎn)欲使變換過程在最佳工藝條件下進(jìn)行，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和低耗的目的，就必須分析各工藝條件對(duì)反應(yīng)的影響，綜合選擇最佳條件主要反應(yīng)次要反應(yīng)比如，某爐氣的組成:H2為41CO為38.5，CO2為5.5，CH4為0.2，O2為0.2，N2為14.6。三、為何進(jìn)行CO變換？目的1.調(diào)整氫碳比例 CO是合成甲醇的原料之一，但在以重油、煤為原料的原料氣中， (H2-CO2)/(CO+CO2)不在2.12.15之間，部分變換的目的是“調(diào)整氫碳比例”在此范圍，變換率得維持在較低的水平。2.將有機(jī)硫轉(zhuǎn)換成無機(jī)硫（H2S） 經(jīng)變換，將原料氣中大部分有機(jī)硫（COS、CS

4、2）轉(zhuǎn)化成H2S，為脫硫創(chuàng)造條件。CO+H2O H2+CO241.2kJ/mol Cat CO變換工藝條件的選擇變換裝置CO變換的工藝條件：溫度2. 動(dòng)力學(xué)角度考慮 溫度越高，反應(yīng)速度常數(shù)增大，反應(yīng)速度越快。溫度高有利1. 熱力學(xué)角度考慮 變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，對(duì)一定的原料氣初始組成，溫度的降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，Kp值增大，平衡變換率越高，變換氣中CO的平衡含量降低。溫度低有利結(jié)論：反應(yīng)應(yīng)沿最佳溫度線進(jìn)行 ，在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)選擇最佳的操作溫度 Te 平衡溫度， Tm 最適宜操作溫度，E1正反應(yīng)活化能，E2逆反應(yīng)活化能 此時(shí)，反應(yīng)器利用率最高，催化劑用量最少CO變換的工藝條件：壓力2

5、. 動(dòng)力學(xué)角度考慮 壓力越高，反應(yīng)速度越快。加壓對(duì)反應(yīng)有利1. 熱力學(xué)角度考慮 變換反應(yīng)是等體積反應(yīng)，壓力對(duì)平衡無影響結(jié)論：反應(yīng)應(yīng)在加壓條件下進(jìn)行 ，通常壓力為0.8-4.0MPa ，小型廠低些，大型廠高些。 CO變換的工藝條件：壓力2. 加壓的缺點(diǎn) 腐蝕加?。c(diǎn)蝕 ），設(shè)備使用壽命縮短。尤其是采用耐硫變換催化劑流程 有機(jī)硫轉(zhuǎn)化率下降1. 加壓的優(yōu)點(diǎn) 增加空速，提高生產(chǎn)能力 設(shè)備體積小，節(jié)省投資 有利于熱能回收 熱能的品位得以提高，有利于熱量回收。 費(fèi)托合成 CO+H2 CnH2n+2nH2O 被抑制 電耗降低課后任務(wù) 請(qǐng)通過檢索文獻(xiàn)資料，找出解釋加壓操作優(yōu)缺點(diǎn)的理由CO變換的工藝條件：汽氣比2. 水蒸汽的作用 變換反應(yīng)的原料；熱載體；抑制副反應(yīng)（費(fèi)托合成）1. 汽氣比概念 H2O/CO之比3. 汽氣比與CO變換率關(guān)系 同一溫度下，汽氣比越高，平衡轉(zhuǎn)化率越高，且反應(yīng)速度加快結(jié)論： 并不是越大越好，因?yàn)槟芎母逤O變換的工藝條件：CO2平衡角度考慮 除去生成物，有利于平衡向正方向進(jìn)行。CO2低好結(jié)論： CO2應(yīng)保持在較低水平 如：生產(chǎn)中，若選用中變串低變工藝，可在兩個(gè)變換爐之間串入脫碳裝置。 CO變換的工藝條件：小結(jié)討論1：溫度