影響變換反應的工藝條件

一、壓力

壓力對變換反應的平衡影響甚微，但提高壓力能促使析碳和甲烷化反應的發生。從反應平衡角度而言，CO的平衡濃度與壓力無關。從反應動力學角度而言，加壓能提高反應速度。

二、溫度

變換反應是可逆放熱反應，因而低溫有利于反應向生成CO2和H2方向進行。但從動力學角度說，溫度提高反應速度加快，因而就存在著最佳反應溫度，由變換反應的化學平衡可知，在較高的溫度下，變換反應具有較高的反應速度；在較低的溫度下，可獲得較高的變換率。對于低變來說，不但要考慮催化劑的活性溫度，還要注意氣相中的水汽含量，以確定低變過程的溫度下限。因為低變過程中催化劑的操作溫度較低，而氣體中水蒸汽含量又較高，當氣體低溫進入低變系統時，就有可能達到該條件下的露點溫度而析出液滴，液滴凝集于催化劑的表面，造成催化劑的粉碎，引起床層阻力的增加。同時，使得催化劑的活性降低，因此低變催化劑的操作溫度不但受本身活性溫度的限制，而且還必須高于氣體的露點溫度。為安全起見，操作溫度的下限應比在此條件下的露點溫度高20～30℃左右。在相同操作壓力下，隨著氣體中水蒸汽含量的增加，露點溫度升高，因而操作溫度的下限也應提高，因而要盡量降低水蒸汽的含量。

三、水氣比

一般指水蒸汽的摩爾數同干原料氣的摩爾數之比，水氣比的提高有利于提高CO反應的變換率，并加速變換反應的進行，同時有利于床層溫度的控制。但過高的水氣比，將會使催化劑床層的阻力增加，CO停留時間縮短，余熱回收設備負荷加重，并影響設備的生產能力，且會使Co－Mo觸媒反硫化。

四、空速

空速是指單位時間通過單位體積觸媒的氣體量。空速過大，則氣體和觸媒的接觸時間短，CO來不及反應就離開了觸媒層，變換率低：過小，則通過觸媒層的氣量小，降低生產強度，形成浪費，一般在催化劑活性好時，反應速度快，可以采用較大的空速，充分發揮設備的生產能力。在生產后期，觸媒活性較差時，適當降低空速，以保證出口CO的含量。

五、CO2的影響

在變換反應過程中，如果能將生成的CO2除去，就可以使變換反應向右移動，提高CO的變換率。中型合成氨廠除去CO2的方法是將CO變換到一定程度后，送往脫碳工序除去氣體中的CO2，然后再進行第二次變換。

六、副反應的影響

CO變換過程中，可能發生CO分解析出C和生成CH4等副反應，其反應式如下：

2CO==C+ CO2+Q

CO+3H2==CH4+H2O+Q

2CO+2H2==CH4+ CO2+Q

CO2+4H2==CH4+2H2O+Q

副反應不僅消耗原料氣中有效成分H2和CO，增加了無用成分CH4的含量，而且CO分解后析出的游離碳極容易附著在催化劑表面上，使催化劑的活性降低。以上這些副反應均為體積減小的放熱反應，因此降低溫度、提高壓力有利于副反應的進行。但在實際生產中所采用的工藝條件下，這些副反應一般不容易發生。