初步设计合成氨工业中CO变换工段工艺设计+图纸(3)
CO＋H2O ↔ H2＋CO2
此反应主要用来生产氢或生产具有较高H2/CO比的合成气。反应为可逆放热反应，降低温度有利于平衡向生成氢的方向移动，但平衡不受压力变化的影响。 在工业装置中，早期的CO变换反应通常分两段进行，即高（中）温变换和低温变换。高温变换操作温度 300～550℃，空速 2000～4000 h-1，典型水碳比3左右，使用铁系催化剂。高变炉出口CO含量 2～5％。 低温变换用高活性铜锌催化剂，在温度 180～280℃，空速 2000～4000h-1操作条件下，低变炉出口CO含量为 0.2～0.5％。为了节能，ICI公司已经研究出低水碳比铜基催化剂ICI83-1[44]，实现了操作温度 265℃下的全低温变换，简化了流程，降低了蒸气消耗.[26]
1.1.3 CO变换在合成氨中的作用.
合成氨生产过程中制取氢气,在生产成本中占有很大的比重,因此要尽一切可能设法获得较多的氢气.同时因CO对氨合成催化剂有毒,也必须除去.最好的方式是提高CO的变换率.经过对变换催化剂的研究,可使变换后气体中的CO含量降到1%左右,通过变换工序将CO与水蒸汽反应转变为H2,使产品成本下降,企业的经济效益得以提高.[6]
1.1.4 CO变换在合成氨中的位置以及合成氨影响的氮肥行业方向
CO的变换属于合成氨过程中原料气的净化。原料气的净化分为原料气的脱硫、CO的变换、原料气中的CO2的脱碳和原料气的精制。
原料气的净化属于《小合成氨工厂工艺技术与设计手册》一书的第二篇。合成氨工厂的设计又分为原料气制备、气体净化、气体压缩、氨合成、尿素。
“90年代初NH4HCO4改产CO(NH)2的成功,一小批小尿素厂的投产,改变了氮肥产品的结构,并且还有许多小合成氨工厂发展了其他化工产品。”[3]
1.2 合成氨工厂的发展
2.2.1 大型合成氨工厂的CO变换段工艺路线
CO 等温变换特别适合于大型的煤制合成氨或甲醇装置、大型的氢或煤制油装置、大型的煤制天然气等煤化工装置。CO 等温变换打破了只依靠催化剂的改进来提高变换工艺技术水平的历史，是通过设备结构的改进，用物理方法即时移走反应热而提高 CO变换工艺的技术水平，所以是对 CO 变换工艺技术特别是对高 CO 含量的原料气变换工艺的历史性的重要贡献，对大型煤化工发展至关重要。[7]
2.2.2 中小型合成氨工厂的CO变换段工艺路线
1.大庆油田化工有限公司甲醇分公司
合成氨装置是大庆油田化工有限公司甲醇分公司的一套生产装置，2005 年 11 月投产试运行，主要产品为液氨、二氧化碳以及氢气，装置采用的是以德国林德公司的 LAC 工艺为主的工艺路线，先后经过蒸汽转化、高低温一氧化碳变换、MDEA脱碳、PSA 变压吸附制取纯氢；用纯氢气和纯氮气合成氨。在生产过程中消耗的资源能源有原料天然气、燃料气、除盐水、循环水、电以及氮气。[21]
2.陕西洋县玉虎化工有限责任公司（以下简称洋县玉虎公司）
原有生产能力为30kt/a合成氨，现在已扩能至80kt/a合成氨和30kt/a甲醇。 扩能前变换系统采用0.8MPa中串低变换工艺，不能满足扩产后需求，且设备陈旧、腐蚀严重，系统压差较大(≥0.12MPa)，蒸汽消耗定额高。经过多方考察调研，新变换系统选用湖北华烁科技股份有限公司的全低变工艺，并于2010年3月下旬顺利投运，经过不到2个月的优化调整，各项指标均达到了设计指标，取得了较为满意的效果。[22]
3.山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司平陆分公司(以下简称平陆分公司)
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