合成氨原料氣的淨化
1.緒論
氨是一種重要的化工產品，
主要用於化學肥料的生產。
合成氨生產經過多年的發展，
現已發展成為一種成熟的化工生產工藝。
合成氨的生產主要分為：
原料氣的製取；
原料氣的淨化與合成。粗原料氣中常含有大量的
c，由於
co是合成氨催化劑的毒物，所以
必須進行淨化處理，通常，先經過
co變換反應，使其轉化為易於清除的
co2和氨合
成所需要的
h2。因此，
co變換既是原料氣的淨化過程，又是原料氣造氣的繼續。最
後，少量的
co用液氨洗滌法，或是低溫變換串聯甲烷化法加以脫除。
變換工段是指
co與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的過程。
在合成氨工藝流程中
起著非常重要的作用。
目前，變換工段主要採用中變串低變的工藝流程，
這是從年代中期發展起來的。
所謂中變串低變流程，
就是在b107
等fe-cr
系催化劑之後串入
co-mo
系寬溫變換催化
劑。在中變串低變流程中，由於寬變催化劑的串入，操作條件發生了較大的變化。
一方面入爐的蒸汽比有了較大幅度的降低；
另一方面變換氣中的
co含量也大幅度降低。
由於中變後串了寬變催化劑，
使作業系統的操作彈性大大增加，
使變換系統便於操作，
也大幅度降低了能耗。
2.一氧化碳變換過程
在合成氨生產中，各種方法製取的原料氣都含有
co，其體積分數一般為
12%~40%
合成氨需要的兩種組分是h2和
n2因此需要除去合成氣中的
co變換反
應如下：
co+h2o
h2+co2 =-41.2kj/mol
由於co
變換過程是強放熱過程，
必須分段進行以利於**反應熱，
並控制變換
段出口殘餘
co含量。第一步是高溫變換，使大部分
co轉變為
co2和
h2；第二步是
低溫變換，將
co含量降至
0.3%
左右。因此，
co變換反應既是原料氣製造的繼續，又
是淨化的過程，
為後續脫碳過程創造條件
3.co
變換的基本原理
一氧化碳變換反應式為：
co+h2o=co2+h2+q
(1-1)
co+h2 = c+h2o
(1-2)
其中反應(
)是主反應，反應(
)是副反應，為了控制反應向生成目的產物的方向進
行，工業上採用對式反應
具有良好選擇性催化劑，
進而抑制其它副反應的發生。
一氧化碳與水蒸氣的反應是乙個可逆的放熱反應，反應熱是溫度的函式。
變換過程中還包括下列反應式：
h2+o2=h2o+q
4.co
變換的主要裝置
中低變串聯流程中，主要裝置有中變爐、低變爐、廢熱鍋爐、換熱器等。低變爐選用
c6型催化劑，計算得低變催化劑實際用量
10.59m3
。以上裝置的選擇主要是依據所給
定的合成氨系統的生產能力、原料氣中碳氧化物的含量以及變換氣中所要求的co濃
度。5.co
變換的工藝條件
溫度變化反應是可逆放熱反應。從反應動力學的角度來看，溫度公升高，反應速率常
數增大對反應速率有利，但平衡常數隨溫度的公升高而變小，即
co平衡含量增大，反
應推動力變小，
對反應速率不利，
可見溫度對兩者的影響是相反的。
因而存在著最佳反
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