内蒙古伊泽矿业投资有限公司培训教材
一氧化碳变换
郭建礼
生产准备组
2006.7.15
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一氧化碳变换
概述
一氧化碳的变换是指煤气借助于催化剂的作用，在一定温度下，与水蒸气反应，一氧化碳生成二氧化碳和氢气的过程。通过变换反应既除去了煤气中的一氧化碳，又得到了制取甲醇的有效气体氢气。因此，变化工段既是转化工序，又是净化工序。
前工段来的煤气中，一氧化碳含量高，通过变换反应以后，要求达到工艺气体中的CO/H2约为2.05~2.1的关系，以满足甲醇合成的要求。
一氧化碳变换反应是在催化剂存在的条件下进行的，是一个典型的气固相催化反应。60年代以前，变换催化剂普遍采用Fe-Gr催化剂，使用温度范围为350~550℃，60年代以后，开发了钴钼加氢转化催化剂和氧化锌脱硫剂，这种催化剂的操作温度为200~280℃，为了区别这两种操作温度不同的变换过程，习惯上将前者称为“中温变换”，后者称为“低温变换”。
按照回收热量的方法不同，变换又可分为激冷流程和废锅流程，冷激流程中，冷激后的粗原料气已被水蒸气饱和，在未经冷却和脱硫情况下直接进行变换，因此，两种流程按照工艺条件的不同选用不同的催化剂，激冷流程采用Co-Mo耐硫变换催化剂，废锅流程采用Fe-Cr变换催化剂。
第一节 变换反应原理
变换过程为含有C、H、O三种元素的CO和H2O共存的系统，
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在CO变换的催化反应过程中，除了主要反应
CO+H2O＝CO2+H2
以外，在某种条件下会发生CO分解等其他副反应，分别如下：
2CO＝C+CO2 2CO+2H2＝CH4+CO2 CO+3H2＝CH4+H2O CO2+4H2＝CH4+2H2O
这些副反应都消耗了原料气中的有效气体，生成有害的游离碳及无用的甲烷，避免副反应的最好方法就是使用选择性好的变换催化剂。
一、 变换反应的热效应
一氧化碳变换反应是一个放热反应，
CO+H2O＝CO2+H2+41kJ/gmol
反应的热效应视H2O的状态而定，若为液态水，则是微吸热反应，若是水蒸气，则为放热反应。
变换反应的反应热随温度的升高而降低，具体反应热列表如下：
表1 CO+H2O＝CO2+H2的反应热
温度℃ △HkJ/gmol 25 41 200 39.8 250 39.5 300 39 350 400 450 500 550 38.5 38 37.6 37 36.6 压力对变换反应的反应热影响较小，一般不做考虑。 二、 变换反应的化学平衡 1、 变换反应的平衡常数
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