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不能取得一致的意见。但是就催化剂生产的劳动条件来看，CuO- ZnO- Al2O3系要比CuO-ZnO-Cr2O3系好，其制造成本要看铝的加入形式和来源。如果以硝酸铝形式加入，则成本并不比加入氧化铬低。 1.3.3 催化剂的活性降低和中毒 （1） 热烧结
当温度超过280℃时，还原态金属铜容易产生烧结，使催化剂表面积显著减少，活性急剧下降。当温度超过铜的熔点（1083 ℃）一半时，更容易烧结。
热烧结引起催化剂表面积减少，主要是由于分散状铜微晶粒，相邻间的晶粒在一定温度下扩散并使晶粒长大。从而使催化剂活性下降；温度愈高，晶粒长大速度就愈快，表面积和活性的下降趋势愈大。尽管作为结构性助催化剂的高熔点氧化铬和氧化铝的存在，间隔体对阻止铜晶粒的长大，也无济于事。因此低温变换催化剂的使用，必须严格控制反应温度。 （2） 物理性破坏
这里所指的物理性破坏，主要是指催化剂在操作温度下，由于水蒸气在催化剂微孔内能够凝聚和蒸发相继反复进行，而使催化剂破裂，造成催化剂床层阻力增大。因此低温变换反应必须控制在露点以上进行，这样就使反映温度、压力、蒸汽量、干气量之间保持一定的关系。 （3） 卤素中毒
在相当长的时间内，卤素对低变催化剂的毒害作用被人们忽视。后来发现卤素是比硫更厉害的毒物，进口气中氯化物仅1?10?7，就会显著的毒害低变催化剂，氯海量在1?10?8时，就认为被严重污染。 （4） 硫中毒
硫是铜基低变催化剂的主要毒物之一。由于脱硫技术的发展，原料气中的硫能脱至1?10?7以下，但原料气量很大，极微量的硫化物，经日积月累后数量相当可观，从而对低变催化剂造成很大危害。
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1.4 工艺流程简述
全低变的工艺流程示意图见图1-1。
活变半水煤气 油性换煤第分炭气气一离滤换换变器油热热换 器器器炉 变淬淬变换气 换冷冷气过过冷滤滤却器器器ⅠⅡ 图1-1 低温变换工艺流程示意图
Fig1-1 Schematic diagram of the low temperature conversion process
半水煤气首先进入油水分离器，脱除部分固体和液体杂质后进入活性炭滤油器，进一步脱除杂质。经净化的半水煤气进入变换气换热器与从第二变换炉出来的变换气进行逆向热交换，使其温度上升到180 ℃左右，变换气温度下降到160 ℃左右。出变换气换热器的半水煤气再进入煤气换热器与从第一变换炉出来的变换气进行逆向热交换，变换气自身的温度下降到300 ℃左右，半水煤气升温到200 ℃左右。出煤气换热器的半水煤气与来自管网的中压水蒸气混合，一方面使半水煤气温度上升到变换反应温度，另一方面使半水煤气增湿，并达到设计要求所需要的汽气比进入第一变换炉发生变换反应，在第一变换炉内CO的变换率
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第二变换炉
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可达到60%左右。经第一变换炉变换后出来的变换气进入煤气换热器与半水煤气逆向换热后进入淬冷过滤器I，逆向与喷淋下来的冷却水换热并使冷却水汽化，此时变换气的温度下降到230 ℃左右，冷却水和变换气换热后汽化，从而使蒸汽含量达到设计要求，湿变换气进入第二变换炉第一段催化剂床层进行变换反应。经第二变换炉第一段催化剂床层变换反应后CO的变换率可达到85%左右，温度上升到280 ℃左右进入淬冷过滤器II，逆向与喷淋下的冷却水进行热交换，使其温度下降到190 ℃左右，同时补充水蒸气，达到设计要的汽气比进入第二变换炉第二段催化剂床层进行变换，最终CO的变换率可达到99%。出第二变换炉第二段的变换气经过变换气换热器后，再经过变换气冷却器降温至40 ℃左右，去后续工段。
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第二章 物料衡算及热量衡算
2.1设计条件
计算基准：1吨NH3。
70?103?9.7222 t/h 设备生产能力：
300?24由设计所给条件取每吨氨耗用半水煤气3520Nm3,则每小时的半水煤气用量为：
3520×9.7222=34222.2 Nm3/h
初始半水煤气组成见下表2-1。
表2-1 初始半水煤气组成
Table2-1 The composition of the initial semi-water gas
组分 % Nm3 kmol
CO2 7.0 2395.6 106.9
CO 30.8 10540.4 470.6
H2 37.8 12936.0 577.5
CH4 1.5 513.3 22.9
O2 0.3 102.7 4.6
N2 22.6 7734.2 345.3
合计 100 34222.2 1527.8
2.2 CO全变换过程总蒸汽比的计算
选用B302Q型催化剂，设第二变炉出口变换气温度为200 ℃，平衡温距为24 ℃，则计算时取变换温度为t=224℃。
CO和H2O的反应方程式为：
CO?H2O?CO2?H2
设
A B C D
设CO变换反应的变换量为△CO，则变换反应的平衡常数Kp： Kp?pCO2pH2pCOpH2O?(C??CO)?(D??CO?2?O2%) （2-1）
(A??CO)?(B??CO?2?O2%)本设计所给条件CO的变换率为99%，则:
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?CO?30.8%?99%?30.49%
查文献[1]可知在220℃时CO变换的平衡常数Kp=140.96。并由表2-1可知A、C、D的值分别为30.8%、7.0%、37.8%，将A、C、D和Kp的值代入式（2-1）求得：B=75.0。即可知总水气比为75.0/100。 2.3第一变换炉催化剂床层物料与热量衡算 2.3.1入第一变换炉催化剂床层汽气比
设CO在催化剂床层转化率为60.0%，且O2全部和H2燃烧生成H2O，则CO的反应量△CO为：
30.8%×60%=18.48 Nm3/100 Nm3干半水煤气
则CO的总反应量为：34222.2?18.48?6324.3Nm3?282.3kmol 100设气体出催化剂床层的温度为360 ℃，取平衡温距为20 ℃，则计算所取温度为380 ℃。
查文献[1]知380 ℃时的Kp=14.6，由式（2-1）代入数据可得：
14.6?(7.0?18.48)?(37.8?18.48?2?0.3)
(30.8?18.48)?(B?18.48?2?0.3)解上式得 B=25.72 即此时的汽气比为 25.72/100。 入炉蒸汽量 34222.2?25.72?8802.2Nm3?393.0kmo l100入炉湿气的量 34222.2+8802.2=43024.4 Nm3=1920.7 kmol 由此可计算出入炉的湿气组成，结果见下表2-2。
表2-2 入第一变换炉湿半水煤气组成
Table2-2 The composition of the wet semi-water gas into the first shift converter 组分 % Nm3 kmol
CO2 5.57 2395.6 106.9
CO
H2
CH4 1.19 513.3 22.9
O2 0.24 102.77 4.6
H2O 20.46 9103.1 406.4
N2 17.98 7734.2 345.3
合计 100 43024.4 1920.7
24.50 30.07 105404 12936.0 470.6 577.5
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