9万吨/年CO变换装置第一反应单元的工艺设计文献综述

 2021-09-25 01:03:20

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文 献 综 述1.1 研究背景 进入21 世纪以来受石油资源日趋紧张影响,我国的煤化工进入快速发展阶段[1]。

以煤为原料进行氨合成,甲醇合成,费托合成等项目纷纷启动,以上项目均需先将煤进行气化生成粗煤气。

但是这些工艺对合成气中的CO与H2含量有一定要求,而煤化气中CO含量较高,必须进行调节CO/H2摩尔比,以适合下游工艺生产需要,因此,CO水汽变换技术显得极其重要。

1.2 CO变换反应及平衡常数计算 CO变换就是水煤气在催化剂的作用下,经过化学反应将一部分CO变换成H2 在CO变换过程中,主要发生以下两个反应[2]:(1)(2)可以看出,CO变换一方面提高了合成气中的氢碳比,另一方面,可以将一部分有机硫转化成无机硫,将CO转化成CO2,有利于后序工段的脱除。

CO变换反应为可逆的放热反应,其平衡常数Kp可表示为[2-5]: 式中,P为各组分分压,Pa; Y为各组分摩尔分数。

平衡常数是温度的函数,平衡常数Kp与温度T的关系表达式有很多,数值也不尽相同,主要原因是所采取的恒压热容等基础热力学数据不同造成的,计算时使用以下公式:1.3 CO变换工艺流程1.3.1中温变换流程 中温变换流程是合成氨厂最老的工艺。

80年代以来 ,对该工艺流程进行了大量的技术改造 ,节能效果显著 ,其工艺流程如图一[6]:图一:中温变换工艺流程中温变换工艺一般使用铁一铬系催化剂,由于其起始活性温度较高 ,水煤气在进入变换炉之前需先将其加热至380℃~400℃左右,而变换气温度较高,在进入压缩机前需冷却到35℃左右,以增加压缩机的打气能力,降低功耗。

在中温变换流程中,系统的平均温度相对其他流程扁高,而对CO变换来说,温度不同会导致CO变化率不同,从而使所需汽-气比不同。

如CO平衡变换率为90%,240℃时的汽-气比为0.34,400℃时的汽一气比则高达0.92,即变换温度越高,所需的汽-气比越大。

因此,要达到一定的变换率,汽-气比就也要变大,这使得消耗的水蒸气量增大。

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