制氢装置原理及操作综述
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制氢机的工作原理
一、制氢机的工作原理一般包括以下几个步骤:
1. 供气系统:制氢机通过引入气源,如天然气或水蒸气,提供原料气体。
2. 干燥系统:气源中可能含有水分,制氢机会使用干燥剂或者通过冷凝等方式去除水分,以保证制氢的质量。
3. 过滤系统:气源中可能存在杂质或微小颗粒物,制氢机会使用滤网进行过滤,以防止杂质进入关键部件并影响制氢效果。
4. 燃烧系统:将气源进行燃烧,产生高温高压的燃烧产物,如水蒸气。
5. 催化剂系统:制氢机通常使用催化剂,如镍基催化剂或铁基催化剂,来促进燃烧产物与气源中的气体反应,生成氢气。
6. 分离系统:通过分离技术,如压力摩擦、吸附或膜分离等,将产生的氢气与其他废气或杂质分离开来,保证氢气的纯度和质量。
7. 收集系统:将分离得到的纯净氢气收集起来,并送入储氢容器或管道中,供后续使用。
二、制氢机的不同类型和应用:
1. 水热法制氢机:利用水蒸气和金属或金属合金反应,生成氢气。
常用于实验室或小规模制氢。
2. 膜分离制氢机:采用特殊的膜材料,通过渗透和扩散原理,将氧气和氮气等其他气体与氢气分离,获得高纯度的氢气。
常用于氢气纯度要求较高的应用,如燃料电池。
3. 碱液电解制氢机:利用电解液中的氢离子和氢氧离子在电流作用下发生还原反应,产生氢气。
常用于工业规模的制氢。
4. 化学反应制氢机:利用特定的化学反应来产生氢气,如甲醇重整、乙烷催化裂解等,常用于石化工业或特定工艺领域。
制氢机的工作原理与具体类型和应用密切相关,但总体上都是通过特定的反应和分离过程,将气源中的氢气与其他气体分离出来,以获得高纯度的氢气供给需要的领域和行业。
家用制氢机工作原理
家用制氢机的工作原理是利用电解水的原理,将水分子分解成氢气和氧气。
具体的步骤如下:
1. 水质净化:首先将自来水或其他水源进行初步处理,去除其中的杂质和有害物质,以保证制氢过程的安全和效果。
2. 水电解:将处理好的水注入到制氢机中的水槽中,水槽内有两个电极,一个是阴极,一个是阳极。
通过接通电源,将正极连接到阳极,负极连接到阴极。
当电源开启后,水中的氢氧化物负离子会向阳极移动,阴极则吸收阳极释放的电子。
3. 氢气生成:在水电解的过程中,随着电流的流动,氧化还原反应发生,水分子被分离成氢气和氧气两种气体。
由于水中氧气的电化学还原电位较高,所以氧气往往在阳极生成并释放出来,而氢气则会在阴极生成。
由于制氢机的设计和设置,使得氢气收集管与氧气收集管分开,以保证氢气的纯度和安全。
4. 氢气储存:制氢机会将生成的氢气通过管道或其他储氢装置进行储存,以便使用。
5. 安全措施:家用制氢机通常会配备安全阀和氢气泄漏报警装置,以确保在使用或储存过程中不会发生安全事故。
此外,制氢机还会根据水槽的液位,自动控制电解水的供给,以保持制氢的稳定性和效率。
总而言之,家用制氢机通过电解水的方式将水分子分解成氢气和氧气,并将生成的氢气进行储存,为家庭供应氢能。
制氢装置流程及关键设备介绍1.引言制氢是一种重要的能源生产方式,可以通过多种方法进行生产,如煤炭气化、水电解、天然气重整等。
本文将重点介绍水电解方法制氢的流程及关键设备。
2.水电解制氢流程水电解是指通过电解水来产生氢气的方法。
其基本原理是将水分解成氢气和氧气,反应方程式如下:2H2O->2H2+O2水电解制氢的具体流程如下:2.1水净化原水经过预处理工序,去除其中的杂质和离子,以保证水的纯净。
预处理通常包括过滤、反渗透和电去离子等步骤。
2.2电解池水电解的核心部分是电解池,它是水分解反应发生的地方。
电解池通常由阳极和阴极两部分组成,两者之间通过离子交换膜进行隔离。
阳极产生氧气,阴极产生氢气。
2.3电源系统电源系统提供电流给电解池,通常采用直流电源。
电源的电流和电压可以根据不同的需要进行调整。
2.4氢气处理通过氢气处理系统,将产生的氢气进行净化和压缩。
净化过程通常包括除湿、除杂质和除油等步骤。
经过处理的氢气可以被储存或者用于其他工业应用。
2.5氧气处理产生的氧气也需要经过处理,在氧气处理系统中进行净化和压缩。
净化步骤通常包括除湿和除杂质等。
下面将介绍水电解制氢过程中的几个关键设备:3.1电解池电解池是水电解制氢的核心设备,决定了产氢效率和质量。
电解池主要由电极和离子交换膜组成,电极通常采用铂或其他贵金属材料制成。
3.2电源系统电源系统为电解池提供所需的电流和电压。
电源的稳定性和控制精度对制氢过程至关重要。
3.3氢气处理系统氢气处理系统主要包括除湿、除杂质和除油等步骤。
除湿通常使用吸附剂或冷凝器进行,除杂质可以通过吸附或催化剂进行。
除油通常采用吸附或膜分离等方法。
3.4氧气处理系统氧气处理系统与氢气处理系统类似,也包括除湿和除杂质等步骤。
由于氧气对杂质的要求较高,除杂质的过程可能要更为严格。
4.结论水电解制氢是一种重要的制氢方法,具有高效、环保、可再生的特点。
制氢的流程包括水净化、电解池、电源系统、氢气处理和氧气处理等步骤,每个步骤都有相应的关键设备。
水电解制氢装置 工作原理结构及工艺流程1.水电解制氢装置工作原理水电解制氢的原理是由浸没在电解液中的一对电极中 间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池 ,当通以一定的直流电时,水就发生分解,在阴极析出氢气 ,阳极析出氧气。
其反应式如下:阴 极: 2H 2O +2e →H 2↑+2OH -阳极:2OH --2e →H 2O +1/2O 2↑直流额定电压(V ) 28 56总反应:2H 2O →2H 2↑+O 2↑产生的氢气进入干燥部分,由干燥剂吸附氢气携带的水 分,达到用户对氢气湿度的要求。
本装置干燥部分采用原料氢气再生,在一干燥塔再生的 同时,另一干燥塔继续进行工作。
2.水电解制氢装置的用途与技术参数纯水耗量(kg/h) 5 10主电源动力电源容量40 75(KVA)原料水水质要电导率≤5μs/cm 氯离子含量<2mg/l 悬浮求物<1mg/l3冷却水用量(m/h)3整流柜冷却水出口背压<0.1Mpa电解槽直流电耗≤4.8KWh/m3H2碱液浓度26~30%KOH 自控气源压力0.5~0.7Mpa气源耗量 3.5m3/h主电源动力电电压N380V50HzC相~220V50Hz整流柜电源0.5KV380 三相四线50Hz控制柜电源AC220V50Hz冷却水温度≤32℃冷却水压力0.4~0.6MPa冷却水水质≤6德国度氢气出口温度≤40℃干燥温控温度250℃~350℃干燥加热终止温度180℃干燥器再生周期24h环境温度0~45℃表1 制氢装置主要技术参数表2.1设备的用途CNDQ系列水电解制氢干燥装置是中国船舶重工集团公司第七一八研究所新研制成功并独家生产的全自动操作的制氢干燥设备,其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平,适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门,是目前国内最先进的并可替代进口的制氢设备。
2.2主要技术参数CNDQ5~10/3.2型水电解制氢干燥装置的主要技术参数如表1本装置采用微机控制,对本装置的主要的主要参数:压力、温度、氢氧液位差可进行自动调节;对干燥器的再生时间及再生温度进行自动控制。
电解水制氢装置分析
一、电解水制取氢装置结构
电解水制取氢的装置主要有电极、溶液容器、控制器、电源、气体收
集管线、氢气和氧气压缩机、氢气分配器和氧气分配器等组成。
电极包括
电极材料、电极支架和连接器,电极材料有锂钛石猪笼状结构和聚乙烯四
氟乙烯晶格状结构等,型号有柱状和片状;溶液容器主要用来安装电极和
储存溶解液,常用材料有碳钢、不锈钢、钛合金、氟塑料及塑料等;控制
器用于控制和维护整套电解装置,其功能包括电压控制、温度控制和缓蚀
保护等;电源可以是电网电源也可以是发电机电源,用以提供电解装置运
行所需的电能;气体收集管线用来将产生的氢气和氧气连接到气体压缩机;气体压缩机用以将氢气和氧气的压力增加,使其能够被安全运输、分配和
储存;氢气分配器和氧气分配器分别用于将氢气和氧气导向相应的应用场合。
二、电解水制取氢装置原理
电解水制取氢的装置利用电极将水分解成氢气和氧气,这是一种不用
燃料就能将水分解成氢气和氧气的方式。
当水在电极上受到电场的作用时,水分子被彻底解离,水分子的原子组成了氢气和氧气。
工艺原理1.1制氢装置主要工艺过程装置从原料净化到原料蒸汽转化及中温变换,每个过程都包含有复杂的化学反应,而产物的分离则是一个除去杂质的变压吸附过程,装置的各组成部分的催化剂有所不同,对操作的要求及处理也不同,为达到正常生产控制的目的,必须对每个过程的生产原理及催化剂性能有一定认识。
本装置制氢工艺主要由原料气净化,烃蒸汽转化,CO中温变换及中变气的PSA氢气提纯等几部分组成。
1.2制氢装置主要化学反应机理1.2.1原料气净化部分原料净化过程是在一定的温度、氢气压力和空速条件下,借助加氢催化剂作用,把原料气中硫化物、氯化物脱除,使原料气中硫含量降至0.2PPm,氯含量降至0. 1PPm,以保护好后续转化催化剂的正常运行。
原料气中硫化物对含镍蒸汽转化催化剂以及变换催化剂等一系列催化剂都有毒害作用,因此一定要脱除。
原料烃中的硫化物以多种形态存在,一般分为无机硫化物和有机硫化物两大类。
原料气中的硫化物绝大部分是有机硫化物,按有机硫化物的热稳定程度,大致可分为两类。
一类是硫醇和二硫化物,它们在150~250℃便能分解;另一类为硫醚和环状硫化物(噻吩类),它们在400℃时仍然稳定。
这些有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直接反应被脱除,为了便于复杂有机硫的转化,必须使用加氢转化催化剂在氢气作用转化生成无机硫化物,再用氧化锌脱硫及吸附脱除。
一般的钴钼型加氢转化催化剂在350℃左右即可将复杂的有机硫转化为H2S,几种典型有机硫的加氢反应如下:硫醇加氢:R-SH+H2=RH+H2S硫醚加氢:R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S噻吩加氢:C4H4S+4H2=C4H10+H2S二硫化碳加氢:CS2+H2=CH4+H2S硫氧化碳加氢:COS+H2=CO+H2S此处R-代表烷基,这些反应都是放热反应,平衡常数很大。
因此,只要反应速度足够快,有机硫的转化是很完全的。
除了上述有机硫加氢反应外,对于含有烯烃的制氢原料如焦化干气和催化干气,钴钼催化催还能使烯烃加氢成饱和烃,有机氮化物也可在一定程度上转化成氨和饱和烃了。
建滔化工环、安、能评所需提供的资料一、提供加制氢装置所发生的主副反应方程式1. 加氢装置反应机理:⑴非烃类的加氢反应①加氢脱硫反应加氢原料油中的硫化物主要有硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩、苯并噻吩等,在加氢精制条件下,这些硫化物分别转化为H 2S 和相应的烃类,从而被脱除掉。
硫醇:RSH +H 2→RH +H 2S硫醚:RSR ’+H 2→RSH +R ’H二硫化物:RSSR ’+H 2→RSH +R ’SH →RH +R ’H +H 2S+3H 2→ C 4H 4SH→H 2S②加氢脱氮反应柴油的氮化物是造成柴油安全性差和变色的主要原因,石油馏分中的氮化物可分为三类:a.脂肪胺及芳香胺类。
b.吡啶、喹啉类型的碱性杂环化合物。
c.吡咯、茚及咔唑的非碱性氮化物。
各加氢脱氮反应如下: 胺类:R -NH2+H2 RH +NH3吡啶:吡啶+H2 C5H12+NH3吡咯:吡咯+H2 C4H10+NH3从热力学观点看,吡啶的加氢脱氮比其它氮化物更加困难,为了脱氮完全,一般需要比脱硫通常采用的压力范围更高的压力。
③含氧化合物的加氢脱氧反应石油和石油产品中含氧化合物的含量很少,在石油馏分中经常遇到的含氧化合物是环烷H 2H 2 C 4H 100酸。
各种含氧化合物的加氢反应:RO+H2RH+H2O⑵烃类的加氢反应在加氢精制条件下,烃类的加氢反应主要是不饱和烃和芳烃的加氢饱和。
这些反应对改善油品的质量和性能具有重要意义。
例如烯烃,特别是二烯烃的加氢可以提高油品的安定性,芳烃的加氢可以提高柴油的十六烷值。
①不饱和烃的加氢反应直馏馏分中一般不含有不饱和烃,但二次加工产品催化柴油、焦化柴油中则含有大量的不饱和烃。
这些不饱和烃在加氢精制条件下很容易饱和。
代表性反应如下:a H2→R-CH23b+H2c H2②芳烃的加氢饱和反应加氢原料油中的芳烃加氢,主要是指稠环芳烃(菲系、萘系)的加氢。
加氢活性:环烯烃>烯烃》芳烃多环>双环》单环提高反应温度,芳烃加氢转化率下降,提高反应压力,芳烃加氢转化率增大。
工艺原理1.1制氢装置主要工艺过程装置从原料净化到原料蒸汽转化及中温变换,每个过程都包含有复杂的化学反应,而产物的分离则是一个除去杂质的变压吸附过程,装置的各组成部分的催化剂有所不同,对操作的要求及处理也不同,为达到正常生产控制的目的,必须对每个过程的生产原理及催化剂性能有一定认识。
本装置制氢工艺主要由原料气净化,烃蒸汽转化,CO中温变换及中变气的PSA氢气提纯等几部分组成。
1.2制氢装置主要化学反应机理1.2.1原料气净化部分原料净化过程是在一定的温度、氢气压力和空速条件下,借助加氢催化剂作用,把原料气中硫化物、氯化物脱除,使原料气中硫含量降至0.2PPm,氯含量降至0. 1PPm,以保护好后续转化催化剂的正常运行。
原料气中硫化物对含镍蒸汽转化催化剂以及变换催化剂等一系列催化剂都有毒害作用,因此一定要脱除。
原料烃中的硫化物以多种形态存在,一般分为无机硫化物和有机硫化物两大类。
原料气中的硫化物绝大部分是有机硫化物,按有机硫化物的热稳定程度,大致可分为两类。
一类是硫醇和二硫化物,它们在150~250℃便能分解;另一类为硫醚和环状硫化物(噻吩类),它们在400℃时仍然稳定。
这些有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直接反应被脱除,为了便于复杂有机硫的转化,必须使用加氢转化催化剂在氢气作用转化生成无机硫化物,再用氧化锌脱硫及吸附脱除。
一般的钴钼型加氢转化催化剂在350℃左右即可将复杂的有机硫转化为H2S,几种典型有机硫的加氢反应如下:硫醇加氢:R-SH+H2=RH+H2S硫醚加氢:R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S噻吩加氢:C4H4S+4H2=C4H10+H2S二硫化碳加氢:CS2+H2=CH4+H2S硫氧化碳加氢:COS+H2=CO+H2S此处R-代表烷基,这些反应都是放热反应,平衡常数很大。
因此,只要反应速度足够快,有机硫的转化是很完全的。
除了上述有机硫加氢反应外,对于含有烯烃的制氢原料如焦化干气和催化干气,钴钼催化催还能使烯烃加氢成饱和烃,有机氮化物也可在一定程度上转化成氨和饱和烃了。
氢气发生器工作原理
氢气发生器的工作原理是通过电解水来分解水分子,产生氢气和氧气。
具体步骤如下:
1. 水电解:将纯净水注入到发生器的电解槽中,电解槽内有两个电极,一个是负极(阴极)和一个是正极(阳极)。
在通电的情况下,阴极吸引水中的氧离子(O2-),而阳极吸引水中的氢离子(H+)。
2. 水分解:当氢离子到达阳极时,它们会接受电子并发生氧化反应,生成氢气(H2)。
这个反应被称为还原反应。
与此同时,氧离子在阴极处接受电子并发生还原反应,生成氧气
(O2)。
3. 氢气和氧气的收集:生成的氢气和氧气被收集在不同的容器中。
由于氢气比氧气轻,它会上升到顶部,而氧气则会沉积在底部。
4. 安全装置:为了防止氢气爆炸,氢气发生器通常配备了各种安全装置,例如压力释放阀、火花灭火器、气体检测传感器等。
总结:氢气发生器是通过电解水来将水分子分解成氢气和氧气的装置。
通电后,水中的氢离子在阳极处发生还原反应生成氢气,而氧离子在阴极处发生还原反应生成氧气。
这种装置可用于产生纯净的氢气供给其他应用。
工艺原理1.1制氢装置主要工艺过程装置从原料净化到原料蒸汽转化及中温变换,每个过程都包含有复杂的化学反应,而产物的分离则是一个除去杂质的变压吸附过程,装置的各组成部分的催化剂有所不同,对操作的要求及处理也不同,为达到正常生产控制的目的,必须对每个过程的生产原理及催化剂性能有一定认识。
本装置制氢工艺主要由原料气净化,烃蒸汽转化,CO中温变换及中变气的PSA氢气提纯等几部分组成。
1.2制氢装置主要化学反应机理1.2.1原料气净化部分原料净化过程是在一定的温度、氢气压力和空速条件下,借助加氢催化剂作用,把原料气中硫化物、氯化物脱除,使原料气中硫含量降至0.2PPm,氯含量降至0. 1PPm,以保护好后续转化催化剂的正常运行。
原料气中硫化物对含镍蒸汽转化催化剂以及变换催化剂等一系列催化剂都有毒害作用,因此一定要脱除。
原料烃中的硫化物以多种形态存在,一般分为无机硫化物和有机硫化物两大类。
原料气中的硫化物绝大部分是有机硫化物,按有机硫化物的热稳定程度,大致可分为两类。
一类是硫醇和二硫化物,它们在150~250℃便能分解;另一类为硫醚和环状硫化物(噻吩类),它们在400℃时仍然稳定。
这些有机硫化物不能在氧化锌脱硫剂上直接反应被脱除,为了便于复杂有机硫的转化,必须使用加氢转化催化剂在氢气作用转化生成无机硫化物,再用氧化锌脱硫及吸附脱除。
一般的钴钼型加氢转化催化剂在350℃左右即可将复杂的有机硫转化为H2S,几种典型有机硫的加氢反应如下:硫醇加氢:R-SH+H2=RH+H2S硫醚加氢:R-S-R’+H2=RH+R’H+H2S噻吩加氢:C4H4S+4H2=C4H10+H2S二硫化碳加氢:CS2+H2=CH4+H2S硫氧化碳加氢:COS+H2=CO+H2S此处R-代表烷基,这些反应都是放热反应,平衡常数很大。
因此,只要反应速度足够快,有机硫的转化是很完全的。
除了上述有机硫加氢反应外,对于含有烯烃的制氢原料如焦化干气和催化干气,钴钼催化催还能使烯烃加氢成饱和烃,有机氮化物也可在一定程度上转化成氨和饱和烃了。
烯烃加氢成饱和烃基本反应式如下:C n H2n+H2= C n H2n+2烯烃加氢饱和反应是放热反应,但由于烯烃含量较高,而有机硫含量很低,因此,对于含有烯烃原料,主要表现为烯烃加氢饱和反应放出的热量。
从理论上讲1mol烯烃加氢需要1mol氢气,但要考虑到原料中有机硫的完全加氢转化以及降低稀烃含量(<1%mol),因此应尽量提高氢气分压。
通常氢气的过剩量高于烯烃含量的5-10%mol,即可以达到上述要求。
针对焦化干气和催化干气,由于其本身的氢气含量远远高于烯烃含量,因此,在烯烃加氢饱和反应中,仅仅依靠自身的氢气,而不需要另外配氢。
理论计算表明,1%mol的烯烃加氢饱和反应放出的热量可以使焦化干气或催化干气的气体温度升高20~30℃。
在实际生产过程中,考虑到加氢反应器的热损失,实际温升约为18~22℃。
有机硫加氢生成H2S以后可以用氧化锌脱硫剂进行脱除,氧化锌是一种高效的脱硫剂,它和硫有很强的亲和力,生成的硫化锌十分稳定,不仅能以极快的速度几乎完全吸收掉H2S,使出口气体中的H2S降低至0.2ppm以下,而且还可以脱除某些有机硫化物,如硫醇、二硫化物等,反应如下:氧化锌脱硫:H2S+ZnO=ZnS+H2O氧化锌脱硫醇:RSH +ZnO=ZnS+ROH氧化锌脱二硫化碳:CS2 +2ZnO=2ZnS+CO2氧化锌脱硫氧化碳:COS +ZnO=ZnS+CO2在200~500℃范围内,氧化锌吸收H2S及某些有机硫化物平衡常数都比较大,H2S的平衡浓度都很低,反应进行得很彻底,实际上可认为是不可逆的。
但氧化锌对噻吩及其衍生物基本无吸收能力。
原料烃中若含有机氯,在钴钼加氢催化剂的作用,同样可将有机氯转变为无机氯(HCl),无机氯(HCl)和脱氯剂中的高活性金属氧化物活性组分反应,生成稳定的金属氯化物被固定下来,达到脱出氯化物目的。
具体反应如下:RCl n+nH2= RH n+nHCl 此处R-代表烷基CCl4+4H2= CH4+4HClM+n+nHCl=MCl n n=1,2,3,……………MO+2HCl=MCl2+H2O1.2.2烃类水蒸汽转化部分烃类水蒸汽转化是制氢装置的核心。
烃蒸汽转化过程是精制后的原料气在一定压力、温度、空速、水碳比和催化剂作用下,烃和蒸汽进行反应,转化成气体氢和一氧化碳,同时伴随生成CO2和少量的残余CH4。
制氢装置所采用的原料为组成比较复杂的烃类混合物,例如轻石脑油中C3至C10的烃就有50种以上,反应又处于450-800℃的列管式变温催化床层内,因此,烃类加压水蒸汽转化制取氢气或合成气过程是一种包括多种平行反应和串连反应的复杂反应体系,是一种均相多相复合催化过程。
由于床层温差较大,不同部位的反应情况变化较大,包括高级烃的催化裂解、热裂解、脱氢、加氢、结炭、消炭反应、甲烷化和变换反应等,但从热力学平衡的进度来看,主要有以下独立的控制平衡反应:(1)烃类转化反应C n H m+n H2O=nCO+(n+m/2)H2–ΔHC n H m代表烃类任一组分的通用分子式(2)甲烷化反应CO+3H2 = CH4+H2O +ΔH(3)CO变换反应CO+H2O =CO2+H2+ΔH反应(1)反应速度较快,基本上可以看成不可逆转化反应,反应(2)和反应(3)为可逆反应,最终生成产品气体中气体氢、一氧化碳、CO2和残余CH4的组成由反应(2)和反应(3)的平衡所决定。
反应(1)是强吸热反应,反应(2)和反应(3)为放热反应,烃类蒸汽转化总的反应热为正或为负,须取决于反应条件。
在制氢装置操作条件下,总反应表现为分子增多的强吸热反应,故提高反应温度,降低反应压力,增大水碳比,均有利于平衡向转化方向移动。
1.2.3 CO中温变换原料经转化生成的产品气中含有11~12%的CO,为了尽可能多的产氢气以节约原料消耗和减少PSA系统进料的杂质,CO中温变换在一定的温度、压力、空速、水气比和催化剂作用下,将CO与水反应生成更多的氢气和CO2,反应机理如下:CO+H2O =CO2+H2+ΔHΔH298=-41.2KJ/molCO中温变换反应为等分子可逆放热反应,从热力学角度来看,降低反应温度,提高H2O/CO比,将有利于增加CO的变换率。
压力对变换反应的平衡没有显著的影响。
中变催化剂主要活性组分为铁铬,Fe2O3为主体,Cr2O3为助剂,中温变换催化剂的主要活性组分为Fe3O4,而新催化剂是以Fe2O3形成提供,故在使用前必须对催化剂进行还原。
用H2将Fe2O3还原成Fe3O4,同时要防止催化剂还原过度,所以在还原及正常使用中一定要配一定量的水蒸汽,一般要求H2O/H2>0.2。
由于催化剂还原为放热反应,还原初期配H2要缓慢增加并适当控制入口温度,防止反应速度过快,造成催化剂床层飞温,同时为保证还原完全,还原后期要求氢浓度大于60%。
1.2.4变压吸附(PSA)从中变气第三分液罐出来的气体大部分为氢气约74%,另外还含有近5%的甲烷,3%的一氧化碳和18%的二氧化碳,其中甲烷和一氧化碳都含有很高的热值,而且一氧化碳和二氧化碳是加氢装置的毒物,PSA单元的任务就是把这些毒物除去,得到99.9%以上的高纯氢,而杂质气体甲烷、一氧化碳和二氧化碳则作为PSA尾气送至转化炉全部做燃料。
变压吸附简称PSA,是对气体混合物进行分离提纯的一种工艺过程,该工艺是多孔性固体物质(吸附剂)内部表面对气体分子的物理吸附为基础。
在两种压力状态之间工作的可逆物理吸附过程。
变压吸附气体分离工艺的实现是利用吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个基本性质:一是对不同组分的吸附能力不同;二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加。
利用第一个性质,可以实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分(如吸附能力很小的H2组分)得以提纯;利用吸附剂的第二个性质,可以实现吸附剂在高压下大量吸附杂质组分,而在低压下使被吸附组分解析,吸附剂得以再生,从而构成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离提纯气体的目的。
PSA最常用的主要吸附剂是活性氧化铝、活性炭和分子筛,通常需要几种吸附剂组合使用。
活性氧化铝为一种物理化学性能极其稳定的高空隙AL2O3,规格为Φ3~5mm球状,抗磨耗、抗破碎、无毒。
对几乎所有的腐蚀性气体和液体均不起化学反应,易吸水。
主要填在吸附塔底部,用于脱除水分。
活性炭是以煤为原料,以特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活性炭。
属于耐水型无极性吸附剂,对原料气中几乎所有的有机化合物都有良好的亲和力,易吸水。
本装置所用活性炭规格为Φ1.5mm条状,装填于吸附塔中部,主要用于吸附CH4、CO2和烃类;其对常见气体组分的吸附顺序: H2《Ar<N2<CO<CH4<CO2 <C2<C3<C4<C5分子筛这一种具有立方体骨架结构的硅铝酸盐,型号为5A,规格为Φ2~3mm球状,无毒,无腐蚀性。
5A分子筛不仅有着发达的比表面积,而且有着非常均匀的空隙分布,其有效孔径为Φ0.5nm。
5A分子筛是一种吸附量较高且吸附选择性极付佳的优良吸附剂,装填于吸附塔的上部,用于用于吸附CO、CH4、Ar和N2;5A分子筛具有极强的亲水性,如果受潮,则必须作活化处理。
其对常见气体组分的吸附顺序: H2《Ar<N2< CH4<CO装置正常操作2.1 脱硫精制段操作(R-101,R-102A/B)预热后的原料气,首先进入加氢反应器(R-101),在催化剂和氢气作用下,原料焦化干气中的烯烃首先发生烯烃饱和反应生成饱和烷烃;原料中有机硫和有机氯发生氢解反应,把有机硫转化为无机硫,有机氯转化为氯化氢。
然后再进入两台氧化锌脱硫反应器(R-102A/B)。
2. 1.1加氢反应器操作(R-101,R-102A/B)影响加氢催化剂活性因素很多,不同使用条件如温度、压力、空速以及氢分压等,将直接影响原料中有机硫的转化率。
1)床层温度的影响钴钼加氢催化剂用于原料气烯烃饱合及加氢脱硫。
加氢转化反应是放热反应,从热力学角度看,降低温度有利于于转化反应,温度越低,有机硫的平衡浓度愈低,但因为加氢转化的平衡常数较大,即使维持较高的反应温度也能获得较理想的加氢效果。
如从提高反应速度着想,反应应在较高的温度下进行。
综合考虑,加氢反应器操作温度应控制在340℃~400℃。
温度低于于320℃时,加氢转化效果下降,床层温度高于400℃,易造成烃类裂解结碳,在催化剂上聚合和结焦的倾向增加。
一般来说,对于JT-6加氢催化剂,当温度高于250℃时,就具有加氢脱硫活性了。
总之,在使用初期,特别是对含有烯烃较多和碳氧化合物含量较高的原料,在能满足脱硫要求的情况下,应控制在下限为好,以防止裂解和副反应。