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5 12、一氧化碳的變換5,12,1.一氧化碳與水蒸氣在催化劑的作用下發(fā)生變換反應(yīng)生成氫和二氧化碳的過程很早就用于合成氨工業(yè) 以后并用于制氫，在合成甲醇等生產(chǎn)中用來調(diào)整水煤氣中一氧化碳和氫的比例.以滿足工藝上的要求.多年來各國為了降低城市煤氣中的一氧化碳的含量、也采用了一氧化碳變換裝置.在降低城市煤氣的毒性方面得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果,煤氣中一氧化碳與水蒸氣的變換反應(yīng)可用下式表示、CO。H2O，CO2,H2、熱量5.12，2。全部變換工藝是指將全部煤氣引入一氧化碳變換工段進(jìn)行處理。而部分變換工藝是指將一部分煤氣引入一氧化碳變換工段進(jìn)行一氧化碳變換處理,選擇全部變換或部分變換工藝主要根據(jù)煤氣中一氧化碳的含量確定.無論采用哪種工藝、其目的都是為降低煤氣中一氧化碳的含量.使其達(dá)到規(guī)范規(guī)定的濃度標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的催化劑的工藝條件,煤氣中的一氧化碳含量可以降低至2 4 或0，2、0，4，由于一氧化碳變換工藝是一個耗能降熱值的工藝過程。因此可以選擇將一部分煤氣進(jìn)行一氧化碳變換后與未進(jìn)行一氧化碳變換的人工煤氣進(jìn)行摻混 使煤氣中一氧化碳含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，采取部分變換工藝的主要目的是為了減少能耗，降低成本。減少煤氣熱值的降低。5，12、3，一氧化碳變換工藝有常壓和加壓兩種工藝流程.選擇何種工藝流程主要是根據(jù)煤氣生產(chǎn)工藝來確定.當(dāng)制氣工藝為常壓生產(chǎn)工藝時 一氧化碳變換工藝宜采用常壓變換流程 當(dāng)制氣工藝為加壓氣化工藝時宜考慮采用加壓變換流程。5，12，4，人工煤氣中各種雜質(zhì)較多。如不進(jìn)行脫除硫化氫.焦油等凈化處理，將會造成變換爐中的觸媒污染和中毒,影響變換效果.觸媒是一氧化碳變換反應(yīng)的催化劑.它對硫化氫較為敏感.如果煤氣中硫化氫含量過高將造成觸媒中毒，如果煤氣中焦油含量高 將會污染觸媒的表面.從而降低反應(yīng)效率，5、12.5。由于一氧化碳變換的反應(yīng)溫度較高 最高可達(dá)520,以上.接近或高于煤氣的理論著火溫度，例如氫的著火溫度為400，一氧化碳的著火溫度為605 甲烷的著火溫度為540.因此在有氧氣的情況下就會首先引起煤氣中的氫氣發(fā)生燃燒.進(jìn)而引燃煤氣。如果局部達(dá)到爆炸極限還會引起爆炸,嚴(yán)格控制氧含量的目的主要是為安全生產(chǎn)考慮，5、12.9 一氧化碳常壓變換工藝流程中、熱水塔通常都被疊裝在飽和塔之上、熱水靠自身位差經(jīng)水加熱器進(jìn)入飽和塔,飽和塔的出水由水泵壓回?zé)崴?而在一氧化碳加壓變換的工藝流程中，飽和塔疊裝于熱水塔之上，飽和塔出水自流入熱水塔。加熱后的熱水用泵壓入水加熱器后再進(jìn)入飽和塔,5 12，10、一氧化碳變換工段熱水用量較大，設(shè)計時應(yīng)充分考慮節(jié)水 節(jié)能及環(huán)境保護(hù)的需要 采用封閉循環(huán)系統(tǒng)減少用水量。節(jié)省動力消耗、減少污水排放,5,12 12。變換系統(tǒng)中設(shè)置了飽和熱水塔、利用水為媒介將變換氣的余熱傳遞給煤氣 因此在飽和塔與熱水塔之間循環(huán)使用的水量必須保證能最大限度地傳遞熱量。若水量太小則不能保證將變換氣的熱量最大限度地吸收下來 或最大限度地把熱量傳給煤氣,在滿足噴淋密度的情況下還要控制循環(huán)水量不能過大，水量偏大時、飽和塔推動力大、對飽和塔有利，而熱水塔推動力小。對熱水塔不利、同樣水量偏小時、飽和塔推動力小對飽和塔不利,熱水塔推動力大對熱水塔有利.但兩種情況都不利于生產(chǎn)、因此必須選擇一合適水量,使飽和塔和熱水塔都在合理范圍之內(nèi)，對于填料塔、每1000m3煤氣約需循環(huán)水量15m3。對于穿流式波紋塔,常壓變換操作下循環(huán)熱水流量是氣體重量的13,15倍、在加壓變換操作下每1000m3煤氣需循環(huán)水量10m3,5。12、14,一氧化碳變換反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行、變換氣的溫度不斷升高。它將使反應(yīng)溫度偏離最適宜的反應(yīng)溫度，甚至損壞催化劑 因此在設(shè)計中應(yīng)采用分段變換的方法，在反應(yīng)中間移走部分熱量 使反應(yīng)盡可能在接近最適宜的溫度下進(jìn)行。變換爐中的催化劑一般可設(shè)置2,3層、故通常稱之為兩段變換或三段變換.在變換爐上部的第一段一般是在較高的溫度下進(jìn)行近乎絕熱的變換反應(yīng),然后對一段變換氣進(jìn)行中間冷卻.再進(jìn)入第二 三段.在較低溫度下進(jìn)行變換反應(yīng).這樣既提高了反應(yīng)速度也提高了催化劑的利用率、