化工企業(yè)變換工段工藝培訓(xùn)講義-展示頁(yè)
2024-09-04 12:33本頁(yè)面
【正文】 應(yīng)的化學(xué)平衡 1 平衡常數(shù)： 在一定條件下，當(dāng)變換反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速度相等時(shí)，反應(yīng)即達(dá)到平衡狀態(tài)，其平衡常數(shù)為： Kp＝ (PC02 化工企業(yè) 變換工段工藝培訓(xùn)講義 第一節(jié) 一氧化碳變換反應(yīng)基本原理 第二節(jié) 一氧化碳變換反應(yīng)催化劑 第三節(jié) 一氧化碳變換工藝條件的選擇 第四節(jié) 一氧化碳變換的工藝流程 第五節(jié) 主要控制回路及裝置特點(diǎn) 第六節(jié) 主要設(shè)備介紹 第一節(jié) 一氧化碳變換反應(yīng)基本原理 一氧化碳與水蒸氣的變換反應(yīng)可用下式表示： CO+H2O?CO2+H2+Q (1) 變換反應(yīng)特點(diǎn)是放熱、可逆，反應(yīng)前后氣體體積不變，且反應(yīng)速度比較慢，只有在催化劑的作用下才有較快的反應(yīng)速度。 一 . 變換反應(yīng)的熱 效應(yīng) 變化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱隨溫度升高有所減少，其關(guān)系式為： Q= 104T2+ 106T3 式中： Q— 反應(yīng)熱，卡 /摩爾（或 kcal/kgmol） T— 溫度， K 不同溫度下的反應(yīng)熱如下表： 在工業(yè)生產(chǎn)中，一但變換爐升溫完畢轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)后．即可利用其反應(yīng)熱以維持生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行。 PH2)／ Pco YH2)／ (Yco Y H2 YH2O —— 各組分的平衡組成，摩爾分?jǐn)?shù) 平衡常數(shù) Kp 表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物與反應(yīng)物之間的數(shù)量關(guān)系，因此，它是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完全程度的衡量標(biāo)志。 由于變換反應(yīng)是放熱反應(yīng) ，降低溫度有利于平衡向右移動(dòng)，因此平衡常數(shù)隨溫度的降低而增大。 2 變換率： 一氧化碳的變換程度，通常用變換率表示，定義為已變換的一氧化碳量與變換前的一氧化碳量的百分比率，若反應(yīng)前氣體中有 a 摩爾一氧化碳，變換后氣體中剩下 b 摩爾一氧化碳，則變換 率為： X=(ab) ／ a l00 ％ (5) 實(shí)際生產(chǎn)中，變換氣中除含一氧化碳外，尚有氫、二氧化碳、氮等組分，其變換率可根據(jù)反應(yīng)前后的氣體成分進(jìn)行計(jì)算。co 表示變換前后氣體中一氧化碳的體積百分?jǐn)?shù)（于基 ）則變換氣的體 積為 (1+Vcoco=(VcoVco X) 100% (6) 經(jīng)整理．可得 X=(Vco — V 180。 co)] 100% (7) 在一定條件下，變換反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的變換率稱(chēng)為平衡變換率，它是在該條件下變換率的最大值，以 l 摩爾干原料氣為基準(zhǔn)時(shí)，平衡常數(shù)與平衡變換率的關(guān)系式為： Kp=(c+ax*)(d+ax*)/（ aax*） (bax*) (8) 式中： a， b， c， d反應(yīng)前原料氣中一氧化碳、水蒸汽、二氧化碳、氫的含量，摩爾分?jǐn)?shù)： x*平衡變換率，％ 由式 (4)， (8)可計(jì)算出不同溫度和組成條件下的平衡變換率，然后再根據(jù)式 (6)可求出變換氣中殘留一氧化碳的平衡濃度。大工業(yè)生產(chǎn)條件下，由于反應(yīng)不可能達(dá)到平衡，因此變換率實(shí)際不可能達(dá)到平衡變換率，必要時(shí)，可以用實(shí)際變換率與平衡變換率接近程度來(lái)衡量生產(chǎn)工藝條件的好壞。當(dāng)原始?xì)怏w中的 H2:CO=1:1 時(shí)，溫度與平衡變換率的關(guān)系如圖所示： 工業(yè)生產(chǎn)中，降低反應(yīng)溫度必須與反應(yīng)速度和催化劑性能綜合考慮。反應(yīng)溫度與催化劑的活性溫度有很大關(guān)系，一般工業(yè)上用的 變換催化劑在低于活性溫度時(shí)．變換反應(yīng)便不能正常進(jìn)行，而高于某一溫度時(shí)將損壞催化劑。 圖 1 溫度與平衡變換率關(guān)系 ： 一氧化碳變換反應(yīng)是等分子反應(yīng)．反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相同，氣體總體積不變。 ： 增加蒸汽用量．可以使變換反應(yīng)向生成二氧化碳的正方向進(jìn)行。生產(chǎn)中總是向原料氣中加入過(guò)量的蒸汽，以提高變換率。 圖 2 不同溫度下蒸汽量 與 CO變換率的關(guān)系 （ CO:40% H2:50％ CO2:5％） 由圖可見(jiàn)： (1)變換溫度愈低愈有利于反應(yīng)的進(jìn)行，并可節(jié)省蒸汽用量。這不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，同時(shí)還會(huì)使催化劑層溫度難以維持。除去二氧化碳的方法是將一氧化碳轉(zhuǎn)換到一定程度后，送往脫碳工序除去氣體中的二氧化碳。 ： 一氧化碳變換中，可能發(fā)生析碳和甲烷化副反應(yīng)等．其反應(yīng)式如下： 2CO=C+CO2+Q (9) CO+3H2=CH4十 H2O十 Q (10) 2CO+2H2=CH4十 CO2+Q (11) CO2+4H2=CH4+2H2O十 Q
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1