影响变换反应的工艺条件

一、压力

压力对变换反应的平衡影响甚微，但提高压力能促使析碳和甲烷化反应的发生。从反应平衡角度而言，CO的平衡浓度与压力无关。从反应动力学角度而言，加压能提高反应速度。

二、温度

变换反应是可逆放热反应，因而低温有利于反应向生成CO2和H2方向进行。但从动力学角度说，温度提高反应速度加快，因而就存在着最佳反应温度，由变换反应的化学平衡可知，在较高的温度下，变换反应具有较高的反应速度；在较低的温度下，可获得较高的变换率。对于低变来说，不但要考虑催化剂的活性温度，还要注意气相中的水汽含量，以确定低变过程的温度下限。因为低变过程中催化剂的操作温度较低，而气体中水蒸汽含量又较高，当气体低温进入低变系统时，就有可能达到该条件下的露点温度而析出液滴，液滴凝集于催化剂的表面，造成催化剂的粉碎，引起床层阻力的增加。同时，使得催化剂的活性降低，因此低变催化剂的操作温度不但受本身活性温度的限制，而且还必须高于气体的露点温度。为安全起见，操作温度的下限应比在此条件下的露点温度高20～30℃左右。在相同操作压力下，随着气体中水蒸汽含量的增加，露点温度升高，因而操作温度的下限也应提高，因而要尽量降低水蒸汽的含量。

三、水气比

一般指水蒸汽的摩尔数同干原料气的摩尔数之比，水气比的提高有利于提高CO反应的变换率，并加速变换反应的进行，同时有利于床层温度的控制。但过高的水气比，将会使催化剂床层的阻力增加，CO停留时间缩短，余热回收设备负荷加重，并影响设备的生产能力，且会使Co－Mo触媒反硫化。

四、空速

空速是指单位时间通过单位体积触媒的气体量。空速过大，则气体和触媒的接触时间短，CO来不及反应就离开了触媒层，变换率低：过小，则通过触媒层的气量小，降低生产强度，形成浪费，一般在催化剂活性好时，反应速度快，可以采用较大的空速，充分发挥设备的生产能力。在生产后期，触媒活性较差时，适当降低空速，以保证出口CO的含量。

五、CO2的影响

在变换反应过程中，如果能将生成的CO2除去，就可以使变换反应向右移动，提高CO的变换率。中型合成氨厂除去CO2的方法是将CO变换到一定程度后，送往脱碳工序除去气体中的CO2，然后再进行第二次变换。

六、副反应的影响

CO变换过程中，可能发生CO分解析出C和生成CH4等副反应，其反应式如下：

2CO==C+ CO2+Q

CO+3H2==CH4+H2O+Q

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

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

副反应不仅消耗原料气中有效成分H2和CO，增加了无用成分CH4的含量，而且CO分解后析出的游离碳极容易附着在催化剂表面上，使催化剂的活性降低。以上这些副反应均为体积减小的放热反应，因此降低温度、提高压力有利于副反应的进行。但在实际生产中所采用的工艺条件下，这些副反应一般不容易发生。