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子清书屋甲醇原料气的变换《煤化工笔记》5

甲醇原料气的变换

由气体、液体、固体燃料制得的甲醇粗原料气必须经过调整与净化杂质后才能送往合成

工序。调整组成的目的是使氢碳比符合甲醇合成要求。所采用的方法主要是CO变换反应，

使CO与水蒸汽反应变成H与CO；继而进行CO的脱除。清除杂质的目的是保证甲醇合

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成催化剂的寿命。被清除的杂质主要是HS与有机硫化物。

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甲醇原料气的调整组成与清除杂质的工艺配置方法视原料不同、原料气不同而有很大差

异。以石脑油为原料时，只需在蒸汽转化前将硫脱净，经转化后所得的粗原料气组成已基本

符合甲醇合成要求，此时无需设置变换与脱碳工序。以天然气为原料时，也只需在蒸汽转化

前将硫脱净，转化气无需变换工序，还要外加CO以满足甲醇合成的组成。以煤和重油为

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原料时，其净化过程最为复杂，一定要设置变换、脱硫、脱碳工序，有时甚至在变换前后需

设两次脱硫。

以重油与固体燃料为原料所得的粗甲醇原料气均需经过一氧化碳变换工序。一氧化碳变

换工序的主要作用为：

①调整氢碳比例。合成甲醇所用的气体组成应保持一定的氢碳比例。甲醇合成反应中，

CO与CO所需的氢的化学当量是不同的，应使

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H－COH

f＝22＝2.10~2.15或M＝2＝2.0~2.05

CO+COCO+1.5CO

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当以重油或煤、焦为原料生产甲醇时，气体组成远低于上述比例，需通过变换工序使过量

CO变换为H。

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②使有机硫转化为无机硫。甲醇原料气必须将气体中总含硫量脱至0.2ppm以下。以天

然气与石脑油为原料时，在蒸汽转化前，用钴、钼加氢转化、串联氧化锌的方法可达要求；

以煤制得的粗水煤气中，所含硫的总量中，HS占90％，尚有10％左右的硫氧碳及微量其

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他有机硫化物；以重油为原料所制气体中，有机硫主要也是COS，其他有机硫化物为硫醇

(RSH)，硫醚(RSR′)，二硫化碳(CS)，及少量的噻吩。除非采用甲醇洗，通常的湿法脱硫难

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以在变换前脱除有机硫。设置了变换工序，除噻吩外，其他有机硫化物均可在铁基变换催化

剂上转化为HS，便于后工序脱除。如果变换工序采用的是耐硫催化剂，就不需要设两次脱

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硫，即变换前无需脱硫，全部硫化物可在变换后一次脱除。

一、常压变换

多用于以煤、焦为原料的中小氮肥企业小联醇。

1.常压变换原理

一氧化碳与水蒸汽的反应可用下式表示：CO+HO(汽)＝CO+H+Q

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一氧化碳的变换反应为可逆放热反应。在工业生产中，一旦升温完毕转入正常生产后，

即可利用其反应热维持反应过程连续进行。影响反应的主要因素为：

①反应温度。温度降低，有利于变换反应的进行。实际生产中，为了加快反应速度，

在反应的最初阶段采用较高的温度，而在反应的后期，为了要使反应尽可能完全，得到较高

的转化率，反应温度控制的低一些。但低于催化剂的活性温度反应便不能进行，高于某一温

度，也会使催化剂受到损坏，故反应温度应根据催化剂活性、气体成分及从化学平衡角度加

以综合考虑来确定。

②压力。一氧化碳变换反应前后气体分子数相同，因此压力对反应平衡没有影响，一

般情况下采用常压变换，在某