摘要：本文对一氧化碳的变化工艺流程进行了阐明，并对于流程中存在的一些问题进行的分析和探讨，同时还论述了合成氨中一氧化碳变化工艺的节能效果。
关键词：一氧化碳；工艺流程；节能
在合成氨的生产过程中，变化是其非常重要的工序，其耗能量也是非常大的。外加蒸气量的大小是衡量变化工段能耗的重要的标志，所以降低其用量，对生产过工程中的节能降耗有非常重要的意义，我国在变化工艺的节能降耗方面，做了大量的技改工作和科技研究工作，开发出了中变串低变以及全低变等变化工艺，使蒸气的消耗量不断的降低，形成一种能耗较低且稳定可靠，周期较长的变化工艺。变化工艺路线的确定是依照变换炉的分段以及段间换热的方式和催化剂的选型为核心。而变化炉通常分为三段，段间的换热有直接或间接换热两种，根据对不同催化剂品种的选用，可形成各种不同的变化工艺路线。一氧化碳变换过程，既为合成氨原料气的净化过程，又是原料制氢过程的继续 。因此，是合成氨生产过程中不可缺少的一个环节。而变换过程技术水平的提高，主要向着节能和高效的方向努力，力求投资省，能耗低,既要节省动力，又要降低蒸汽消耗。
一 中温变换流程
在合成氨中比较老的工艺流程就有中温变化流程。从上世纪的八十年代，就对此工艺进行了大量的技术改造，其节能效果非常显著。在中温的变换工艺中所用的催化剂是铁一铬系，其起始的活性温度相对较高，在半水煤气进入变化炉前，需要将其温度加热到390℃左右，但变换气温度比较高，所以在进入压缩机前就需要使其温度冷却到34℃左右，使得压缩机的打气能力有所增加，从而能降低其功耗。
在中温变化的流程中设置了饱和热水塔，使得变换气中绝大部分尚未反应的蒸气可以进行回收。同时，还设置了中间换热器和热交换器，用以回收变换气的余热。为了使变换气余热可以得到充分的回收，就设置了第二热水塔，用以加热铜洗工段中所需要的热水，第二水加热器加热锅炉软水。所以变换工段已成为第二热水循环网络的热源中心，并为实现蒸汽自给技术创造了条件。
在中温变换流程中，变换系统中的平均温度相对较高，但对于同样的一氧化碳平衡变换率，其变换温度不同所需的水蒸气和一氧化碳气体的比也不同，所以，要达到一定的变化率，在高温下，就需要有较大的水蒸气和一氧化碳气体比，这就需要消耗大量的水蒸气。要进一步降低水蒸气消耗量，首先要采用低温高活性催化剂，使反应能在较低的温度下进行．不需用很大的 H O/CO，便可实现较高的平衡变换率。
二 中变串低变流程
中变串低变流程是八十年代中期发展起来的。所谓中变串低变流程就是在铁铬系催化剂之后串入钴铝系耐硫变换催化剂，首先让中变承担大部分的变换任务，然后通过低变进一步转化。在中变串低变流程中，由于采用低温活性好的钴铝耐硫变换催化剂，使得变换炉入口半水煤气中水蒸气与一氧化碳气体的比由过去的单一中变流程时的1.02-1.05，降低到目前的0.5-0.6，从而使变换蒸汽消耗量从800kg/tNH 降低到 650kg/tNH ，为实现蒸汽自给提供了有力的保证。变换气中一氧化碳的含量由单一中变流程的 3%-3.5% 降到0.8% -1.5%，从而增加了原料气中的有效成分。合成氨半水煤气消耗量降低，增加了氨产量，扩大了生产能力。同时，变换气中一氧化碳的含量降低，使铜洗负荷减轻，精炼工段再生气放空量减少，铜液循环量减小，提高了设备利用率，减少了电耗。
三 全低变流程
全低变工艺是在中变串低变的基础上发展起来的新变换工艺。全低变工艺的开发成功，又一次推动了合成氨变换工艺的发展。全低变工艺中全部采用钴钼系耐硫变换催化剂，由于其起始活性温度低，半水煤气预热负荷小换热设备、热回收设备的热负荷都将减少，在同等设备规格的前提下，生产能力可较大幅度提高，有利于挖掘设备的潜力，节约投资。
全低变工艺由于降低了系统的平均温度，从而大大有利于一氧化碳的变换反应平衡，使吨氨蒸汽消耗量进一步降低到 200kg左右。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在全低变流程中，由于钴钼系变换流程入炉水蒸气与一氧化碳气体比低，热水塔变换气出口的热量和温度均难以满足铜洗工段铜液再生的需要，故流程中不必设置第二热水塔，铜液再生所需的热源由合成工段提供。
3.1目前全低变工艺的应用中还存在一些问题：
（1）钴钼催化剂的活性组丹为硫化钴～硫化钼，为了保持活性组分处于稳定状态，正常操作时气体中应有一定的总硫含量，这就给后序工作造成麻烦，如脱碳系统产生“硫堵”、铜洗带液等。同时由于半水煤气中硫含量较高，而全低变工艺操作温度较低，在主热交换器、水加热器等换热设备处，蒸汽易产生冷凝，使设备腐蚀加重。
（2）由压缩工段来的半水煤气所夹带的油污会堵塞触媒的微孔。由于全低变工艺变换炉进口半水煤气的温度较低，在此温度(180℃-200℃)条件下，焦油、润滑油既不能气化叉不能分解，一旦进入触媒层便仍以液态附着在催化剂表面，阻断了气固相接触的途径，而使催化剂失活。因此，气体在进饱和塔前应设焦炭过滤器除油，尽量减少气体所带的油污量。
（3）低变触媒对氧反应极为灵敏，生产中应严格控制，严防过氧。由于 O 与 H 或CO 的反应均为强烈放热反应，每反应0.1%的O会使气体温度升高1O℃左右，易造成催化剂实际温度过高而改变催化剂的晶型和孔隙结构，使活性组分的分散度降低，甚至引起催化剂烧结。
当半水煤气中 O含量高时，过量的氧还可与催化剂上的硫反应生成 SO，使催化剂失硫，活性降低，生成的SO 再与 H S在Al O 作用下生成单质硫。当氧含量超过0.2%时，氧与钾反应生成 K SO ，造成催化剂失活。国内外专家都认为低温耐硫催化剂失活的原因之一为原料气中氧含量过高。因此，要求严格控制造气中氧含量不能大于0.5%，当氧体积分数大于0.8%应立即放空。当半水煤气中氧含量过高引起触媒温度急剧上升时，切不可采用加大蒸汽量来调节，而应尽量采用副线调节或切断气源，以保护触媒。因此，用好全低变的关键在于把好半水煤气中的氧含量关，一般应采用除氧技术以降低氧含量。
四 通过全低变与中变串低变的相互结合，有利于节能降耗
近些年“一中两低”（即中温变换流程、中变串低变流程、全低变流程）变换工艺被广泛的应用，这种工艺把全低变与中变串低变的优势相互的结合起来，有效的避免了当前全低变工艺对气体中硫含量要求高、设备腐蚀严重以及催化剂易失活和工艺气净化要求高的缺陷，有利于节能降耗和操作的稳定，保证了生产的安全稳定运行。
中变串低流程中在变换炉的第一段装入中变催化剂，在第二三段装入低变催化剂。选样既确保了全低变工艺的节能效果，又可以克服半水煤气中油污以及氧含量波动引起一段催化剂易失活的弊端。在中变串低流程中要求尽量降低半水煤气中的H S含量，以防止设备被腐蚀。同时，还延长了催化剂的使用寿命，且有利于脱碳以及铜洗的操作稳定，确保合成氨生产的稳定和低耗。
五 结束语
总之，在合成氨工艺中，对一氧化碳的变化工艺流程要科学合理，并要不断的挖掘工艺流程中能够节能的一些环节，采取节能措施，合理高效的利用能源。
参考文献
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作者简介：米东升 身份证号：510623198510240738
论文作者:米东升
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/4
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