一氧化碳變換基本原理課件

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？3．CO變換反應(yīng)具有哪些特點？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會根據(jù)反應(yīng)的特點及工程需要合理選擇反應(yīng)條件學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)1．什么是CO變換反應(yīng)？通過學(xué)習(xí)，希望大家能夠第一節(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)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)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)，簡稱變換，此反應(yīng)需要在催化劑參與下進(jìn)行CO+H2OH2+CO2－41.2kJ/mol

Cat

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)，簡稱變換CO變換應(yīng)該在何種條件下進(jìn)行？？——了解反應(yīng)的特點，再選擇一個化學(xué)反應(yīng)的條件應(yīng)該如何確定請大家思考!CO變換應(yīng)該在何種條件下進(jìn)行？？——了解反應(yīng)的特點，再選擇一CO變換反應(yīng)的特點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)與動力學(xué)問題，溫度3.等體積反應(yīng)：熱力學(xué)與動力學(xué)問題，壓力4.催化反應(yīng)：沒有催化劑參加是不行的反應(yīng)特點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反應(yīng)的影響，綜合選擇最佳條件CO變換反應(yīng)的特點1.可逆反應(yīng)：化學(xué)平衡的問題，平衡轉(zhuǎn)化率主要反應(yīng)次要反應(yīng)主要反應(yīng)次要反應(yīng)比如，某爐氣的組成:H2為41％CO為38.5％，CO2為5.5％，CH4為0.2％，O2為0.2％，N2為14.6％。比如，某爐氣的組成: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2.1～2.15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、CS2）轉(zhuǎn)化成H2S，為脫硫創(chuàng)造條件。CO+H2OH2+CO2－41.2kJ/mol

Cat

三、為何進(jìn)行CO變換？目的1.調(diào)整氫碳比例CO+H2OCO變換工藝條件的選擇變換裝置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，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，反應(yīng)器利用率最高，催化劑用量最少CO變換的工藝條件：溫度2.動力學(xué)角度考慮1.CO變換的工藝條件：壓力2.動力學(xué)角度考慮

壓力越高，反應(yīng)速度越快。加壓對反應(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.動力學(xué)角度考慮1.CO變換的工藝條件：壓力2.加壓的缺點

腐蝕加劇（點蝕），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。費托合成CO+H2→CnH2n+2nH2O被抑制電耗降低課后任務(wù)請通過檢索文獻(xiàn)資料，找出解釋加壓操作優(yōu)缺點的理由CO變換的工藝條件：壓力2.加壓的缺點1.加壓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，因為能耗高CO變換的工藝條件：汽氣比2.水蒸汽的作用1.汽CO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，可在兩個變換爐之間串入脫碳裝置。

CO變換的工藝條件：CO2平衡角度考慮結(jié)論：CO變換的工藝條件：小結(jié)討論1：溫度討論2：壓力討論3：汽氣比討論4：CO2CO變換的工藝條件：小結(jié)討論1：溫度課后任務(wù)工業(yè)生產(chǎn)中，為什么要將催化劑分?jǐn)嘌b填？請結(jié)合流程回答這一問題說明：流程中，I、II、III是催化劑，段間是間壁式換熱器。ⅠⅢⅡ原料氣變換氣課后任務(wù)工業(yè)生產(chǎn)中，為什么要將催化劑分?jǐn)嘌b填？ⅠⅢⅡ原料氣變徐州工業(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？3．CO變換反應(yīng)具有哪些特點？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會根據(jù)反應(yīng)的特點及工程需要合理選擇反應(yīng)條件學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)1．什么是CO變換反應(yīng)？通過學(xué)習(xí)，希望大家能夠第一節(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)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)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)，簡稱變換，此反應(yīng)需要在催化劑參與下進(jìn)行CO+H2OH2+CO2－41.2kJ/mol

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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)，簡稱變換CO變換應(yīng)該在何種條件下進(jìn)行？？——了解反應(yīng)的特點，再選擇一個化學(xué)反應(yīng)的條件應(yīng)該如何確定請大家思考!CO變換應(yīng)該在何種條件下進(jìn)行？？——了解反應(yīng)的特點，再選擇一CO變換反應(yīng)的特點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)與動力學(xué)問題，溫度3.等體積反應(yīng)：熱力學(xué)與動力學(xué)問題，壓力4.催化反應(yīng)：沒有催化劑參加是不行的反應(yīng)特點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反應(yīng)的影響，綜合選擇最佳條件CO變換反應(yīng)的特點1.可逆反應(yīng)：化學(xué)平衡的問題，平衡轉(zhuǎn)化率主要反應(yīng)次要反應(yīng)主要反應(yīng)次要反應(yīng)比如，某爐氣的組成:H2為41％CO為38.5％，CO2為5.5％，CH4為0.2％，O2為0.2％，N2為14.6％。比如，某爐氣的組成: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2.1～2.15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、CS2）轉(zhuǎn)化成H2S，為脫硫創(chuàng)造條件。CO+H2OH2+CO2－41.2kJ/mol

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三、為何進(jìn)行CO變換？目的1.調(diào)整氫碳比例CO+H2OCO變換工藝條件的選擇變換裝置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，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，反應(yīng)器利用率最高，催化劑用量最少CO變換的工藝條件：溫度2.動力學(xué)角度考慮1.CO變換的工藝條件：壓力2.動力學(xué)角度考慮

壓力越高，反應(yīng)速度越快。加壓對反應(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.動力學(xué)角度考慮1.CO變換的工藝條件：壓力2.加壓的缺點

腐蝕加?。c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。費托合成CO+H2→CnH2n+2nH2O被抑制電耗降低課后任務(wù)請通過檢索文獻(xiàn)資料，找出解釋加壓操作優(yōu)缺點的理由CO變換的工藝條件：壓力2.加壓的缺點1.加壓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，因為能耗高CO變換的工藝條件：汽氣比2.水蒸汽的作用1.汽CO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