5.12.1本節(jié)適用于城鎮(zhèn)煤氣制氣廠中對兩段爐煤氣、水煤氣、半水煤氣、發(fā)生爐煤氣及其混合氣體等人工煤氣降低煤氣中一氧化碳含量的工藝設(shè)計。
5.12.2煤氣一氧化碳變換可根據(jù)氣質(zhì)情況選擇全部變換或部分變換工藝。
5.12.3煤氣的一氧化碳變換工藝宜采用常壓變換工藝流程，根據(jù)煤氣工藝生產(chǎn)情況也可采用加壓變換工藝流程。
5.12.4用于進行一氧化碳變換的煤氣應(yīng)為經(jīng)過凈化處理后的煤氣。
5.12.5用于進行一氧化碳變換的煤氣，應(yīng)進行煤氣含氧量監(jiān)測，煤氣中含氧量（體積分數(shù)）應(yīng)不大于0.5％，當(dāng)煤氣中氧含量達0.5～1.0％時應(yīng)減量生產(chǎn)，當(dāng)氧含量大于1％時應(yīng)停車置換。
5.12.6變換爐的設(shè)計應(yīng)力求做到觸煤能得到最有效的利用，結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、熱損失小、蒸汽耗量低。
5.12.7一氧化碳變換反應(yīng)宜控制采用中溫變換、中溫變換反應(yīng)溫度宜為380～520℃之間。
5.12.8一氧化碳變換工藝的主要設(shè)計參數(shù)宜符合下列要求：
1 飽和塔入塔熱水與出塔煤氣的溫度差宜為：3～5℃；
2 出飽和塔煤氣的飽和度宜為：70～90％；
3 飽和塔進、出水溫度宜為：85～65℃；
4 熱水塔進、出水溫度宜為：65～80℃；
5 觸媒層溫度宜為：350～500℃；
6 進變換爐蒸汽與煤氣比宜為：0.8～1.1（體積分數(shù)）；
7 變換爐進口煤氣溫度宜為：320～400℃；
8 進變換爐煤氣中氧氣含量應(yīng)控制：≤0.5％；
9 飽和塔、熱水塔循環(huán)水雜質(zhì)含量應(yīng)：≤5×10-4；
10 一氧化碳變換系統(tǒng)總阻力宜為：≤0.02MPa；
11 一氧化碳變換率宜為：85％～95％ 。
5.12.9常壓變換系統(tǒng)中熱水塔應(yīng)疊放在飽和塔之上。
5.12.10一氧化碳變換工藝所用熱水應(yīng)采用封閉循環(huán)系統(tǒng)。
5.12.11一氧化碳變換系統(tǒng)宜應(yīng)設(shè)預(yù)腐蝕器除酸。
5.12.12循環(huán)水量應(yīng)保證完成最大限度地傳遞熱量，應(yīng)滿足噴淋密度的要求，并應(yīng)使設(shè)備結(jié)構(gòu)和運行費用經(jīng)濟合理。
5.12.13一氧化碳變換爐、熱水循環(huán)泵及冷卻水泵宜設(shè)置為一開一備。
5.12.14變換爐內(nèi)觸媒應(yīng)分為三段裝填。
5.12.15一氧化碳變換工藝過程中所產(chǎn)生的熱量應(yīng)進行回收。
5.12.16一氧化碳工藝生產(chǎn)過程應(yīng)設(shè)置必要的自動監(jiān)控系統(tǒng)。
5.12.17一氧化碳變換爐應(yīng)設(shè)置超溫報警及聯(lián)鎖控制。
條文說明
5.12.1一氧化碳與水蒸氣在催化劑的作用下發(fā)生變換反應(yīng)生成氫和二氧化碳的過程很早就用于合成氨工業(yè)，以后并用于制氫。在合成甲醇等生產(chǎn)中用來調(diào)整水煤氣中一氧化碳和氫的比例，以滿足工藝上的要求。多年來各國為了降低城市煤氣中的一氧化碳的含量，也采用了一氧化碳變換裝置，在降低城市煤氣的毒性方面得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。煤氣中一氧化碳與水蒸氣的變換反應(yīng)可用下式表式：
5.12.2全部變換工藝是指將全部煤氣引入一氧化碳變換工段進行處理，而部分變換工藝是指將一部分煤氣引入一氧化碳變換工段進行一氧化碳變換處理，選擇全部變換或部分變換工藝主要根據(jù)煤氣中一氧化碳的含量確定，無論采用哪種工藝，其目的都是為降低煤氣中一氧化碳的含量，使其達到規(guī)范規(guī)定的濃度標準。根據(jù)不同的催化劑的工藝條件，煤氣中的一氧化碳含量可以降低至2％～4％或0.2％～0.4％。由于一氧化碳變換工藝是一個耗能降熱值的工藝過程，因此可以選擇將一部分煤氣進行一氧化碳變換后與未進行一氧化碳變換的人工煤氣進行摻混，使煤氣中一氧化碳含量達到標準要求，采取部分變換工藝的主要目的是為了減少能耗，降低成本，減少煤氣熱值的降低。
5.12.3一氧化碳變換工藝有常壓和加壓兩種工藝流程，選擇何種工藝流程主要是根據(jù)煤氣生產(chǎn)工藝來確定，當(dāng)制氣工藝為常壓生產(chǎn)工藝時，一氧化碳變換工藝宜采用常壓變換流程，當(dāng)制氣工藝為加壓氣化工藝時宜考慮采用加壓變換流程。
5.12.4人工煤氣中各種雜質(zhì)較多，如不進行脫除硫化氫，焦油等凈化處理，將會造成變換爐中的觸媒污染和中毒，影響變換效果。觸媒是一氧化碳變換反應(yīng)的催化劑，它對硫化氫較為敏感，如果煤氣中硫化氫含量過高將造成觸媒中毒；如果煤氣中焦油含量高，將會污染觸媒的表面，從而降低反應(yīng)效率。
5.12.5由于一氧化碳變換的反應(yīng)溫度較高，最高可達520℃以上，接近或高于煤氣的理論著火溫度（例如氫的著火溫度為400℃，一氧化碳的著火溫度為605℃，甲烷的著火溫度為540℃），因此在有氧氣的情況下就會首先引起煤氣中的氫氣發(fā)生燃燒，進而引燃煤氣，如果局部達到爆炸極限還會引起爆炸。嚴格控制氧含量的目的主要是為安全生產(chǎn)考慮。
5.12.9一氧化碳常壓變換工藝流程中，熱水塔通常都被疊裝在飽和塔之上，熱水靠自身位差經(jīng)水加熱器進入飽和塔，飽和塔的出水由水泵壓回?zé)崴?br />
而在一氧化碳加壓變換的工藝流程中，飽和塔疊裝于熱水塔之上，飽和塔出水自流入熱水塔，加熱后的熱水用泵壓入水加熱器后再進入飽和塔。
5.12.10一氧化碳變換工段熱水用量較大，設(shè)計時應(yīng)充分考慮節(jié)水、節(jié)能及環(huán)境保護的需要，采用封閉循環(huán)系統(tǒng)減少用水量，節(jié)省動力消耗，減少污水排放。
5.12.12變換系統(tǒng)中設(shè)置了飽和熱水塔，利用水為媒介將變換氣的余熱傳遞給煤氣。因此在飽和塔與熱水塔之間循環(huán)使用的水量必須保證能最大限度地傳遞熱量。若水量太小則不能保證將變換氣的熱量最大限度地吸收下來，或最大限度地把熱量傳給煤氣。在滿足噴淋密度的情況下還要控制循環(huán)水量不能過大，水量偏大時，飽和塔推動力大，對飽和塔有利，而熱水塔推動力小，對熱水塔不利。同樣水量偏小時，飽和塔推動力小對飽和塔不利，熱水塔推動力大對熱水塔有利，但兩種情況都不利于生產(chǎn)，因此必須選擇一合適水量，使飽和塔和熱水塔都在合理范圍之內(nèi)。
對于填料塔，每1000m3煤氣約需循環(huán)水量15m3，對于穿流式波紋塔，常壓變換操作下循環(huán)熱水流量是氣體重量的13～15倍。在加壓變換操作下每1000m3煤氣需循環(huán)水量10m3。
5.12.14一氧化碳變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，變換氣的溫度不斷升高，它將使反應(yīng)溫度偏離最適宜的反應(yīng)溫度，甚至損壞催化劑。因此在設(shè)計中應(yīng)采用分段變換的方法，在反應(yīng)中間移走部分熱量，使反應(yīng)盡可能在接近最適宜的溫度下進行。變換爐中的催化劑一般可設(shè)置2～3層，故通常稱之為兩段變換或三段變換。在變換爐上部的第一段一般是在較高的溫度下進行近乎絕熱的變換反應(yīng)，然后對一段變換氣進行中間冷卻，再進入第二、三段，在較低溫度下進行變換反應(yīng)。這樣既提高了反應(yīng)速度也提高了催化劑的利用率。
鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范
石油化工可燃氣體和有
