化工工藝學(xué)__復(fù)習(xí)-資料下載頁
2025-06-07 16:54本頁面
【正文】 化后催化劑才具備活性；若硫含量過低，可出現(xiàn)反硫化，失去活性；一定工況條件下，必須維持變換氣中一最低的硫含量值，防止反硫化出現(xiàn)。變換反應(yīng)動力學(xué) 溫度升高，內(nèi)表面利用率下降。壓力升高，內(nèi)表面利用率也下降。小顆粒催化劑內(nèi)表面利用率高。
變換反應(yīng)的絕熱溫升：變換反應(yīng)都是在絕熱反應(yīng)器中完成，絕熱反應(yīng)溫度升高量不允許超出催化劑使用溫度。絕熱溫升數(shù)計算
變換工藝條件：壓力：2～3MPa；；對平衡無影響；加壓可提高反應(yīng)速率；加壓可縮小設(shè)備體積；但設(shè)備的投資和要求增大。溫度：最佳反應(yīng)溫度TO及求法TO:對一定氣體組成和催化劑下，最大反應(yīng)速率所對應(yīng)的溫度。
變換過程溫度的確定絕熱溫升與分段；操作溫度上限：熱點溫度不超過催化劑使用溫度
分段數(shù)↗，溫度分布越合理，但流程操作越復(fù)雜。；分段數(shù)的計算；操作溫度下限：露點溫度。 水蒸氣比例：以水蒸氣摩爾數(shù)與CO摩爾數(shù)之比表示，稱為汽氣比。汽氣上升，平衡轉(zhuǎn)化率上升，且可避免析碳。但實際生產(chǎn)中水碳比也不能過大，一方面由于蒸汽消耗大，另一方面床層壓降增大。.（可通過調(diào)節(jié)床層溫度來調(diào)節(jié)汽氣比）
變換工段節(jié)能：
變換工藝流程：P111中低變串聯(lián)流程: 此法一般與烴類蒸汽轉(zhuǎn)化及變換后用甲烷化法脫除少量CO法聯(lián)合使用多段變換流程: 適用于CO含量高，如半水煤氣為原料氣的情況。后續(xù)工序常用銅氨液法脫除少量CO 影響一氧化碳變換反應(yīng)的平衡和速度的因素有哪些？如何影響？
為什么變換需要分段進行？段數(shù)的選定依據(jù)是什么？有哪些形式的反應(yīng)器？
一氧化碳變換催化劑有哪些類型？各適用于什么場合？使用中要注意哪些事項？
例1 工業(yè)上在鎳催化劑作用下使用天然氣與水蒸氣反應(yīng)制取合成氨粗原料氣。試根據(jù)已知條件對轉(zhuǎn)化過程進行物料衡算。已知：
天然氣組成（體積分數(shù)）為CH4 %，%, %, %, %；
原料混合氣配比水蒸氣/天然氣=（摩爾比）
反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化氣中殘余CH4 11%（干基，體積分數(shù)）；
進口混合氣溫度370℃，出口溫度780℃，轉(zhuǎn)化過程恒壓。
在出口處的780℃高溫下，反應(yīng)
CO + H2O = CO2 + H2 達到平衡， Kp=
解：物料衡算系統(tǒng)如下
選取100kmol原料天然氣作為物料衡算基準(zhǔn)，根據(jù)物料配比，進口蒸汽量為330 kmol。
設(shè)出口轉(zhuǎn)化的干氣量為V kmol，其中的HCO 、CO2的摩爾量分別為a、b、c kmol， kmol， kmol所以： a+b+c++=V (1)
反應(yīng)管進、出口物料C元素守恒，則
+(2)+=b+c+ 整理得
b+c+= (2)
設(shè)參加反應(yīng)的水蒸氣量為d kmol，則反應(yīng)后剩余蒸汽為(330d) kmol。
反應(yīng)管進出口物料H元素守恒有
4+6+3302=2a+4+2(330d)
整理得 a+=198 (3)
反應(yīng)管進出口O元素守恒有
2+330=b+2c+(330d)
整理得 b+2cd= (4)
反應(yīng)CO + H2O = CO2 + H2 在780℃平衡常數(shù)式可以寫為：
ac/b(330d)= (5)
聯(lián)立(1)~(5)式，可解得
a= kmol (出口H2量)
b= kmol (出口CO量）
c= kmol (出口CO2量）
d= kmol (反應(yīng)消耗H2O)
V= kmol (轉(zhuǎn)化的干氣總量）
(330d)= kmol(剩余的H2O量)
例3 ，（絕），溫度為810℃，%，%，%，%，%。試求：
（1）原料氣的氫碳比；
（2）轉(zhuǎn)化氣濕基組成；
（3）轉(zhuǎn)化反應(yīng)與變換反應(yīng)的平衡溫距。解：（1）設(shè)原料氣的氫碳比為n，以100mol干轉(zhuǎn)化氣為計算基準(zhǔn)，則干轉(zhuǎn)化氣中的含量為：
O：+2=
H2: 69+2=
C: ++=
系統(tǒng)中的C由CHn原料提供，O由H2O提供，H2由二者共同提供。，
∴原料氣提供的H2有()=
。故
H/C=（2）/=，n=
（2）仍以100mol干轉(zhuǎn)化氣為基礎(chǔ)， ，
∴反應(yīng)之后的總氣量為
100+()=
所以濕基組成如下：Yco=%, Yco2=%,
YH2=%, YCH4=%, YN2=%, YH2O=%
（3）轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡溫距△t
查得TP=787℃，△t=23℃ 同理，對變換反應(yīng)
查得TP=864℃，△t=810864=54℃
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