反应速度-企业生产实际教学案例库课件.ppt

1、工艺条件对变换反应的影响工艺条件对变换反应的影响应用化工生产技术专业（煤化工方向）企业生产实际教学案例库 温温度度 压力影响因素影响因素 空速空速 气体组成气体组成（1）热力学角度考虑）热力学角度考虑 变换反应是放热反应，对一定的原料气初始组成，温度的变换反应是放热反应，对一定的原料气初始组成，温度的降低，平衡向正反应方向移动，降低，平衡向正反应方向移动，Kp值增大，变换气中值增大，变换气中CO的平的平衡含量降低。衡含量降低。所以，当原料气组成一定时，温度越低，平衡变换率越高。所以，当原料气组成一定时，温度越低，平衡变换率越高。低温条件下变换后残余低温条件下变换后残余CO含量可以有较大的降低含

2、量可以有较大的降低。1.温度温度（2）动力学角度）动力学角度Tr（反应速度）（反应速度）从反应动力学可知，温度升高，反应速度常数增大，对从反应动力学可知，温度升高，反应速度常数增大，对反应速度有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即反应速度有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即CO 平衡含量增大，反应推动力变小，对反应速度不利平衡含量增大，反应推动力变小，对反应速度不利。OHcopHcococogcCOcoppKppppTREkdWdNr22221500.)exp(中变催化剂本征动力学方程中变催化剂本征动力学方程Te 平衡温度平衡温度热力学的影响热力学的影响最佳操作温度最佳操作温度Tm 最适宜操

3、作温度最适宜操作温度E1正反应活化能正反应活化能E2逆反应活化能逆反应活化能平衡温度和最适宜温度的关系随温度的关系平衡温度和最适宜温度的关系随温度的关系使反应沿最适宜温度曲线进行时反应器利用率最大、使反应沿最适宜温度曲线进行时反应器利用率最大、催化剂用量最少催化剂用量最少高温加快反应速度高温加快反应速度低温可降低平衡一氧化碳含量低温可降低平衡一氧化碳含量动力学的影响动力学的影响a 单段绝热式单段绝热式平衡温度线平衡温度线最佳温度线最佳温度线 原料气原料气 产物产物催化剂催化剂 操作线操作线原料气原料气变换气变换气(b)多段原料气间接换热式多段原料气间接换热式AB：一段操作曲线：一段操作曲线BC

4、：一二段间等变换率降温：一二段间等变换率降温 CD：二段操作曲线：二段操作曲线DE:二三段间等变换率降温二三段间等变换率降温EF：三段转化率：三段转化率 F点：出口点：出口CO含量含量实际生产中确定最佳操作温度的主要原则实际生产中确定最佳操作温度的主要原则操作温度必须控制在所用催化剂的活性温度范围内使整个过程都尽可能接近最适宜的条件下进行(1)常压和加压变换常压和加压变换 小型厂小型厂 P0.8-1.0MPa 中型厂中型厂 P1.2-1.8MPa 大型厂大型厂 P4.0MPa、压力、压力反应为等体积反应，压力高低时对变换反应的化学平衡反应为等体积反应，压力高低时对变换反应的化学平衡几乎没有影响

5、。几乎没有影响。反应速度随压力增大而增大反应速度随压力增大而增大以煤以煤为原料为原料 以天然气或以天然气或渣油为原料渣油为原料采用转化法时采用转化法时变换压力和转化工序相同变换压力和转化工序相同 a 设备体积小，节省投资。设备体积小，节省投资。b 增加空速，提高生产能力增加空速，提高生产能力优点优点c 有利于热能回收有利于热能回收 热能的品位得以提高，有利于热量回收。热能的品位得以提高，有利于热量回收。d 费托合成费托合成 CO+H2 CnH2n+2nH2O 被抑制被抑制 在汽气比非常小时有费托合成在汽气比非常小时有费托合成,冷激流程可抑制费托合冷激流程可抑制费托合成反应的发生成反应的发生。e

6、 电耗降低电耗降低腐蚀加剧（点蚀腐蚀加剧（点蚀），设备使用寿命缩短。），设备使用寿命缩短。（尤其是采用耐硫变换催化剂流程）（尤其是采用耐硫变换催化剂流程）缺点缺点（2）加压变换的优缺点）加压变换的优缺点3、汽气比、汽气比H H2 2O/COO/CO或水蒸气半水煤气或水蒸气半水煤气原料、原料、热载体、热载体、抑制副反应抑制副反应概念概念蒸汽作用蒸汽作用汽气比与一氧化碳平衡变换率关系汽气比与一氧化碳平衡变换率关系1、山东兖州鲁南化肥厂原始开车的摸索过程中，、山东兖州鲁南化肥厂原始开车的摸索过程中，曾经出现过一次由于将人变换炉曾经出现过一次由于将人变换炉汽气汽气 比比控制控制太低太低，造成发生急剧的

7、甲烷化反应，床层超，造成发生急剧的甲烷化反应，床层超温至温至802。2、蒸汽用量大，导致炉温垮温事故。、蒸汽用量大，导致炉温垮温事故。增加水蒸气用量，既有利于提高一氧化增加水蒸气用量，既有利于提高一氧化碳的变换率，又有利于提高变换反应速度，碳的变换率，又有利于提高变换反应速度，同时抑制副反应。但能耗增加。同时抑制副反应。但能耗增加。COCO2 2为变换反应的产物，除去为变换反应的产物，除去COCO2 2有利于反应平衡向生成有利于反应平衡向生成H H2 2的方向移动，从而提高的方向移动，从而提高COCO的变换率，降低变换气中的变换率，降低变换气中COCO含量。含量。生产中，若选用中变串低变工艺，

8、可在两个变换炉之间串生产中，若选用中变串低变工艺，可在两个变换炉之间串入脱碳装置，最终入脱碳装置，最终COCO含量可降低到含量可降低到0.10.1。4.二氧化碳二氧化碳温温度度 变换反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，变换反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，平衡变换率降低。生产上确定变换反应温度的原则：平衡变换率降低。生产上确定变换反应温度的原则：催化床温度应在催化剂的活性温度范围内操作。催化床温度应在催化剂的活性温度范围内操作。催化床温度应尽可能接近最佳温度。催化床温度应尽可能接近最佳温度。压压力力 压力对变换反应的化学平衡几乎没有影响压力对变换反应的化学平衡几乎没有影响，但反应速度随，但反应速度随压力增大而增大。提高压力对变换反应有利。压力增大而增大。提高压力对变换反应有利。常压和加压变换常压和加压变换：小型厂小型厂：0.8-1.0MPa，中型厂中型厂：1.2-1.8MPa，大型厂大型厂 P4.0MPa。增加水蒸气用量，既有利于增加水蒸气用量，既有利于提高提高CO变换率，又有利于提高变换率，又有利于提高变换反应的速率，生产上均采变换反应的速率，生产上均采用过量水蒸气。用过量水蒸气。汽汽气气比比H H2 2O/COO/CO汽气比汽气比与一氧化碳与一氧化碳平衡变换率关系平衡变换率关系谢谢！谢谢！