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一氧化碳变换反应工艺流程

一氧化碳变换流程有许多种，包括常压、加压变换工艺，两段中温变换

（亦称高变）、三段中温变换（高变）、高-低变串联变换工艺等等。一氧化碳

变换工艺流程的设计和选择，首先应依据原料气中的一氧化碳含量高低来加以

确定。一氧化碳含量很高，宜采用中温变换工艺，这是由于中变催化剂操作温

度范围较宽，使用寿命长而且价廉易得。当一氧化碳含量大于15%时，应考虑

将变换炉分为二段或多段，以使操作温度接近最佳温度。其次是依据进入变换

系统的原料气温度和湿度，考虑气体的预热和增湿，合理利用余热。最后还要

将一氧化碳变换和残余一氧化碳的脱除方法结合考虑，若后工序要求残余一氧

化碳含量低，则需采用中变串低变的工艺。

一、高变串低变工艺

当以天然气或石脑油为原料制造合成气时，水煤气中CO含量仅为10%～13%

（体积分数），只需采用一段高变和一段低变的串联流程，就能将CO含量降低

至0.3%，图2-1是该流程示意图。

图2-1一氧化碳高变-低变工艺流程图

1-废热锅炉2-高变炉3-高变废热锅炉4-预热器5-低变炉6-饱和器7-贫液再沸器

来自天然气蒸气转化工序含有一氧化碳约为13%~15%的原料气经废热锅炉

1降温至370℃左右进入高变炉2，经高变炉变换后的气体中一氧化碳含量可降至

3%左右，温度为420~440℃，高变气进入高变废热锅炉3及甲烷化进气预热器4

回收热量后进入低变炉5。低变炉绝热温升为15~20℃，此时出低变炉的低变气

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中一氧化碳含量在0.3%~0.5%。为了提高传热效果，在饱和器6中喷入少量软

水，使低变气达到饱和状态，提高在贫液再沸器7中的传热系数。

二、多段中变工艺

以煤为原料的中小型合成氨厂制得的半水煤气中含有较多的一氧化碳气

体，需采用多段中变流程。而且由于来自脱硫系统的半水煤气温度较低，水蒸

气含量较少。气体在进入中变炉之前设有原料气预热及增湿装置。另外，由于

中温变换的反应放热多，应充分考虑反应热的转移和余热回收利用等问题。图

2-2为目前中小型合成氨厂应用较多的多段中温变换工艺。

半水煤气首先进入饱和热水塔1，在饱和塔内气体与塔顶喷淋下来的

130~140℃的热水逆流接触，使半水煤气提温增湿。出饱和塔的气体进入气水分

离器2分离夹带的液滴，并与电炉5来的300~350℃的过热蒸汽混合，使半水煤气

中的汽气比达到工艺条件的要求，然后进入主热交换器3和中间换热器4，使气

体温度升至380℃进入变换炉，经第一段催化床层反应后气体温度升至

480~500℃，经蒸汽过热器、中间换热器与蒸汽和半水煤气换热降温后进入第二

段催化床层反应。反应后的高温气体用冷凝水冷激降温后，进入第三段催化剂

床层反应。气体离开变换炉的温度为400℃左右，变换气依次经过主热交换器、

第一水加热器、热水塔、第二热水塔、第二水加热器回收热量，再经变换气冷

却器9降至常温后

图2-2一氧化碳多段中温变换工艺流程

1-饱和热水塔2-气水分离器3-主热交换器4-中间换热器5-电炉6-中变炉7-水加热器

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8-第二热水塔9-变换气冷却器10-热水泵11-热水循环泵12-冷凝水泵

送下一工序。

三、中低低工艺

上述全低变