变换反应原理是:转化气带有10%左右的CO,在一定温度和变换催化剂存在下,CO和水蒸汽反应生成二氧化碳和氢气。
一、变换反应的化学方程式:
CO+H₂O=CO₂+H₂+Q。
二、变换反应的目的:
1、尽可能将CO转化成氢气。
2、将水煤气中难以去除的有机硫化物转化为易于脱除的无机硫化物H₂S。
三、变换反应的特点:
可逆,放热,反应前后气体体积不变,并且反应速度较慢,只有在催化剂的作用下才有较快的反应速度。
四、影响变化反应的主要因素:
进口温度、系统压力、水汽比(粉煤气化配蒸汽量)三个主要方面。
五、变换反应所用催化剂:
铁镥系、铜锌系和锚钼系等。
一氧化碳变换催化剂的分类:
一、铁系催化剂:
以Fe₃0₄为主相的铁系化剂因为单纯的Fe₃0₄在操作温度(温度区间在300~470℃,常称为中温或高温)下,由于结晶颗粒的长大而很快失活,因此在催化主相中加入一定量的(结构性)助化。
工业上较为成的助催化剂主要有CrO₃,因此铁系催化剂也称为铁铬中(高)变催化剂。
二、铜系催化剂:
金属铜对一氧化碳的变换反应具有较高的活性,但纯的金属铜在催化剂的操作温度(温度区间为160~300℃,常称为低温下)会烧结而引起表面积减小,从而失去活性,因此必须加入结构性助催化剂以减缓催化剂的烧结。
通常使用最多的结构性助催化剂是氧化锌,因此也称为铜锌低变催化剂。此外为了改善铜锌低变催化剂的某一方面的性能而引入其他的助催化剂。
三、钼系催化:
MoO₃(硫化后)对一氧化碳变换反应具有很高的催化活性而作为主催化剂,通常使用CoO(CoO硫化后也有相当高的催化活性)作为助催化剂以提高催化活性和稳定性。
因各组份均以硫化态存在而具有很好的耐硫性能,故称为钴钼耐硫变换催化剂。由于应用领域和使用条件不同而要求催化剂具有不同的性能和特点。