变换工艺总结一、变换工艺生产原理（一）一氧化碳变换反应的特点1．一氧化碳变换反应的化学方程式为CO+H2O（g）CO2+H2（1-1）可能发生的副反应：CO+H2C+H2O（1-2）CO+3H2CH4+H2O（1-3）2．一氧化碳变换反应具有如下特点1）是可逆反应，即在一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的同时，二氧化碳和氢气也会生成一氧化碳和水。2）是放热反应，在生成二氧化碳和氢气的同时放出热量，反应热的大小与反应温度有关。T-温度，K3）该反应是湿基气体体积不变、干基气体体积增加的反应。4）反应需要在有催化剂存在的条件下进行，对反应1-1要有良好的选择性。同时，在催化剂的作用下，一氧化碳变换反应进行所需要的能量大大降低，反应速度因此而加快。（二）一氧化碳变换反应的化学平衡1．平衡常数：平衡常数用以衡量一定条件下可逆反应进行的限度。一氧化碳变换反应的平衡常数与反应体系中各组分的分压有关，具体计算方法如下：（1-4）由于一氧化碳变换反应是放热，故平衡常数随温度的降低而增大。因而降低温度有利于变换反应的进行，变换气中残余的一氧化碳含量降低。一氧化碳变换反应是等体积的反应，故压力低于5MPa时，可不考虑压力对平衡常数的影响。在变换温度范围内，平衡常数用下面简化式计算：（1-5）2．变换率与平衡变换率：变换率定义为已变换的一氧化碳的量与变换前一氧化碳的量之百分比。而反应达平衡时的变换率为平衡变换率，其值为一定操作条件下一氧化碳变换反应可能达到的最大的极限。在工业生产中由于受到各种条件的制约，反应不可能达到平衡，故实际变换率不等于平衡变换率，通过测量反应前后气体中一氧化碳的体积百分数(干基)来计算变换率，具体表达式如下：（1-6）a—变换前气体中一氧化碳体积百分数(干基)；a’—变换后气体中一氧化碳体积百分数(干基)。由（1-5）和（1-4）式可以看出平衡变换率的影响因素：变换温度：降低变换体系温度，平衡常数增大，故平衡一氧化碳含量降低，平衡变换率增加。变换压力：升高变换压力，平衡常数不变，故平衡一氧化碳含量不变，平衡变换率不变。H2O/CO比：体系中增加H2O，即H2O/CO比高有利于反应平衡向生成氢气的方向移动，平衡变换率增加，平衡一氧化碳含量降低。但H2O/CO比过高，平衡变换率趋于平坦，经济上不合理。原料气组成：原料气一氧化碳含量增加，二氧化碳减少，平衡变换率增加。综上所述，生产中提高平衡变换率的措施为：降低变换温度、适当提高H2O/CO比、减少二氧化碳的含量。（三）一氧化碳变换的反应机理一氧化碳变换反应气固相催化反应。一氧化碳变换反应与一般气固催化反应一样，总过程由下列几个步骤连续组成：a.反应物从气相主体扩散到固体催化剂的外表面；b.反应物从催化剂外表面扩散到内表面；c.反应物在催化剂内表面的吸附、表面上的化学反应以和反应产物从内表面上的脱附；d.产物由催化剂的内表面扩散至催化剂的外表面；e.产物由催化剂外表面扩散至气相主体。其中a和b步骤为外扩散过程，d和e步骤为内扩散过程，c步骤为化学动力学过程。反应过程若包括了反应气体流动状况、传质及传热等物理过程（即内外扩散过程）对催化反应速度的影响，其动力学为宏观动力学。而在催化剂表面上进行的化学反应动力学则为本征动力学。研究表明，在一氧化碳变换的操作条件能保证气体与催化剂外表面之间的传递过程足够快，即外扩散的影响可忽略不计，以下将分别讨论内扩散和本征化学反应动力学过程。一氧化碳在催化剂表面上进行的变换反应机理，普遍认为是按如下过程进行的：水蒸气分子被催化剂的活性表面吸附，并分解为氢和吸附态氧原子，氢进入气相，吸附态氧在催化剂表形成吸附层一氧化碳分子碰撞到氧原子吸附层而生成二氧化碳，并离开催化剂表面上述过程表示为：［K］+H2O（g）=［K］O+H2快［K］O+CO=［K］+CO2慢，控制步骤［K］：催化剂活性中心［K］O：为吸附态氧（四）一氧化碳变换反应速度的影响因素一氧化碳变换反应本征动力学方程式如下：或（1-7）k:速度常数，kmol/(kghMPa)k‘:速度常数，kmol/(kgh)p、pi：总压、各组分分压，MPal、m、n、q：幂指数＝l＋m＋n＋q由该式可知一氧化碳变换反应速度的影响因...
