《耐硫变换催化剂概念 关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析》
- 格式:doc
- 大小:19.50 KB
- 文档页数:8
耐硫变换催化剂一、概述耐硫变换催化剂是一种用于去除燃料中硫元素的催化剂。
由于燃料中含有硫元素,其在燃烧过程中会释放出二氧化硫等有害物质,对环境和人体健康造成危害。
因此,为了保护环境和人类健康,需要使用耐硫变换催化剂来净化燃料。
二、工作原理耐硫变换催化剂的工作原理是将燃料中的硫元素转化为无害物质。
在催化剂表面上,硫元素与氢气反应生成H2S,并被进一步氧化为SO2和水蒸气。
SO2会被吸附在催化剂表面上,并与NOx等其他有害物质反应生成无害的物质。
三、分类根据不同的应用场景和工艺要求,耐硫变换催化剂可以分为不同的类型。
其中常见的包括:1. 低温SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂:适用于低温条件下去除NOx和SOx等有害物质。
2. 高温SCR催化剂:适用于高温条件下去除NOx和SOx等有害物质。
3. 脱硝催化剂:适用于烟气中的NOx去除,可以分为V2O5-WO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2等不同类型。
4. 脱硫催化剂:适用于燃料中的硫元素去除,可以分为Co-Mo/Al2O3、Ni-Mo/Al2O3等不同类型。
四、性能指标耐硫变换催化剂的性能指标包括以下几个方面:1. 活性:即在一定条件下,催化剂对目标物质的转化效率。
活性越高,转化效率越好。
2. 选择性:即在一定条件下,催化剂对目标物质与其他物质的选择反应。
选择性越好,对有害物质的去除效果越好。
3. 稳定性:即催化剂在长期使用过程中的稳定性能。
稳定性越好,使用寿命越长。
4. 耐腐蚀性:即催化剂在高温高压等恶劣环境下的耐受能力。
耐腐蚀性越好,使用寿命越长。
五、应用领域耐硫变换催化剂广泛应用于以下领域:1. 石油化工行业:用于石油加氢、裂化等过程中的脱硫、脱氮等处理。
2. 电力行业:用于火力发电厂烟气中的NOx和SOx去除。
3. 汽车尾气净化:用于汽车尾气中的有害物质去除,如NOx、CO等。
4. 钢铁冶金行业:用于高炉煤气、焦炉煤气等废气中的脱硫、脱硝。
QDB-04型耐硫变换催化剂运行总结董仲美【摘要】因二段变换炉的催化剂性能下降,导致三段变换炉催化剂负荷加重,因此对二段变换炉内的催化剂进行了整体更换。
简要介绍了更换所用的QDB-04型耐硫变换催化剂的性能、装填、升温硫化及耐硫变换工艺流程,重点分析了QDB-04型耐硫变换催化剂的运行情况及生产中应注意的事项。
催化剂更换后,变换系统运行情况良好。
%Because of catalyst activity decrease of the secondary shift converter , which resulted in heavier workload for third shift converter catalyst , overall catalyst in secondary shift converter is replaced.A brief description is presented of the performance , filling, temperature rising and sulphurization of type QDB-04 sulfur-tolerant shift catalyst and sulfur-tolerant shift process , and an analysis is made especially focused on operation conditions of type QDB-04 sulfur-tolerant shift catalyst and matters needing attention in production .After replacement of catalyst , the operation of shift system is good.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P20-22)【关键词】QDB-04型;耐硫变换催化剂;注意事项;运行情况【作者】董仲美【作者单位】江苏灵谷化工有限公司江苏宜兴 214213【正文语种】中文江苏灵谷化工有限公司(以下简称灵谷公司)大化肥装置于2009年6月建成投产,2012年3月对系统进行计划检修时,发现二段变换炉的QDB-04型钴钼系耐硫变换催化剂(以下简称QDB-04催化剂)性能下降,导致三段变换炉催化剂的负荷加重。
耐硫变换催化剂及其使用技术1.钴-钼系耐硫变换催化剂及其使用工艺1.1加压气化工艺及其耐硫变换催化剂众所周知,在合成氨厂中,合成氨原料气中一氧化碳的变换通常是在铁-铬变换催化剂的存在下进行:CO+H2O<----------->C02+H2+Q以铁为主的催化剂,由于其中(300~450℃)活性高,价格低廉,几十年来一直被广泛用于一氧化碳和水蒸气的变换反应。
这种催化剂的缺点是水蒸气消耗高,在高硫气氛中,其变换活性低。
因此,几十年来合成氨的净化流程历来是先脱硫后变换再脱碳。
高温的粗煤气经经降温脱硫,在升温补入水蒸气变换,这样就带来流程长,能耗高的缺点。
五十年代,重油部分氧化工艺用于制合成氨原料气,之后,又开发了水煤浆德士古气化制合成氨原料气。
针对直接回收热能的冷凝流程,为了充分利用气化反应热及气体中的水蒸气,国外首先开发了一种钴-钼系耐硫变换催化剂串联于气化之后,实现了先变换然后再脱硫脱碳的工艺,从而缩短了流程,降低了能耗。
由于重油(或渣油)部分氧化工艺以及水煤浆德士古气化工艺都是在较高的压力(一般在3.5~8.OMpa)下进行,而且气体中的一氧化碳浓度较高(46~48%),水蒸气浓度高(汽/气比高达1.5),反应热较高,(第一段出口温度可达450~460℃),因此要求用于该流程的耐硫变换催化剂能耐热、耐水汽和耐高压,催化剂有较高的强度和稳定的结构,使之具有足够的使用寿命。
这种催化剂一般在载体中添加了镁及其它一些添加剂,或采用一些特殊的制法以稳定载体和催化剂的结构。
我们把这种催化剂归为耐高压的中温型钴-钼耐硫变换催化剂。
近十多年来,我国已引进了一批油气化和水煤浆加压气化的大、中型化肥(化工厂),形成了应用这类型钴-钼耐硫变换和节能工艺的一个系列。
1.2中串低流程及其变换催化剂国内煤固定床气化制合成氨原料气的工艺,几十年来一直采用铁-铬型催化剂用于一氧化碳的变换反应,净化工艺一直采用先变换后脱硫脱碳的工艺。
耐硫变换催化剂的介绍1. 耐硫变换催化剂的介绍耐硫变换催化剂(hydrodesulfurization catalyst)是一类用于石油加工中的重要催化剂,其主要功能是去除石油中的硫化物。
在石油炼制过程中,硫化物是一种常见的杂质,不仅对环境造成污染,还会对燃料的使用和储存带来很大的问题。
耐硫变换催化剂的研发和应用对于石油工业具有重要的意义。
2. 硫化物的危害和需求硫化物是一种存在于石油中的有害杂质,它不仅会对人类健康和环境造成危害,还会对燃料的使用带来不利影响。
硫化物是一种有毒物质,在燃烧过程中会产生硫气和硫氧化物,对空气质量和生态环境造成污染。
硫化物会影响石油产品的质量和性能,例如汽车尾气中的硫氧化物会导致汽车排放超标。
减少硫化物含量是石油工业中的一项重要任务。
3. 耐硫变换催化剂的原理耐硫变换催化剂的工作原理是通过催化剂的表面上存在的活性金属位点,将硫化物中的硫分解为硫氢化物,然后再将硫氢化物转化为无毒的硫化氢。
这样,就能实现对石油中硫的去除,从而达到净化石油的目的。
4. 耐硫变换催化剂的组成和结构耐硫变换催化剂的基本组成是载体和活性金属。
载体的选择是非常重要的,常见的载体材料包括氧化铝、硅铝酸酯和氧化钛等。
而活性金属主要是镍(Ni)、钼(Mo)、钴(Co)等。
载体和活性金属的选择会影响催化剂的催化性能和耐硫性能。
5. 催化剂的耐硫性能评价催化剂的耐硫性能直接影响催化剂的寿命和催化效率,因此对催化剂的耐硫性能进行评价是非常重要的。
常见的评价方法包括硫负荷量、硫损失率和活性金属的表面积等。
通过这些评价指标,可以评估催化剂在实际应用中的耐硫性能。
6. 耐硫变换催化剂的应用前景随着环保意识的提高和对能源质量的要求越来越高,耐硫变换催化剂在石油工业中的应用前景非常广阔。
不仅可以用于石油炼制中的脱硫处理,还可以应用于煤化工、化肥等领域。
随着石油资源的日益稀缺和世界能源结构的变化,对于耐硫变换催化剂的研发和应用将越来越重要。
Co-Mo基耐硫变换催化剂的研究现状发布时间:2022-07-27T08:51:07.872Z 来源:《工程管理前沿》2022年第6期作者:杜伟东孙盈聪周春丽秦媛媛李袖章赵明丽[导读] 水煤气变换反应属于一个可逆反应,需要借助催化剂才能保证反应顺利有效进行。
杜伟东,孙盈聪,周春丽,秦媛媛,李袖章,赵明丽青岛联信催化材料有限公司/石油和化工行业合成气耐硫变换技术工程实验室山东青岛 266300 摘要:水煤气变换反应属于一个可逆反应,需要借助催化剂才能保证反应顺利有效进行。
在各类水煤气变换反应催化剂中,由于Co-Mo基耐硫变换变催化剂具有活性温区宽、耐硫无上限等优势,使之成为工业应用的开发研制热点。
文章阐述了Co-Mo基耐硫变换催化剂的催化机理及活性相研究,重点介绍了制备方法和载体以及载体改性的研究现状,并对Co-Mo基耐硫变换催化剂的未来发展方向提出展望。
Abst关键词:水煤气变换、Co-Mo基催化剂、Co-Mo-S相、载体 Key words: water gas shift, Co Mo based catalyst, co-mo-s phase, support 前言根据科学家预测,未来水煤气变换反应将占比2030年能源消耗的十分之一。
目前水煤气变换反应主要选择耐硫变换工艺,随着科技和工业的快速发展,以及一些含硫的价格低廉的原材料的普遍使用,使得Fe-Cr基催化剂和Cu-Zn基催化剂无法达到工厂生产的严苛条件,而Co-Mo基耐硫催化剂相比于这两种催化剂,有以下五个优势:(1) 耐硫和抗毒能力强;(2) 起活温度较低;(3) 活性温区较宽;(4) 可再生性较优;(5)机械强度较大。
因此近年来Co-Mo基耐硫催化剂的研宄工作颇为受到广大学者的重视。
1. Co-Mo基耐硫变换催化剂的国内外发展现状由于Co-Mo基催化剂具有活性温区较宽和耐硫性较强强等其他催化剂不具备的优势,因此成为国内研究单位及部分化工厂竞相研究的对象。
耐硫变换催化剂概念关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析一、催化剂使用工况分析表1比较了变换工段预变催化剂和主变催化剂的设计工况与实际工况。
从表1可以看出,预变和主变催化剂的实际工况,包括空速和温度均有所偏离设计工况,这种偏离可能会影响催化剂的实际运行效果。
表1催化剂设计工况和实际工况比较二、催化剂运行状态分析2.1预变炉图1为QBS-01型号预变催化剂上CO变换反应转化率、反应体积空速和催化剂入口温度在运行期间的变化曲线。
图1预变催化剂CO转化率、体积空速和入口温度的变化趋势催化剂的3000~5400h-1运行期间体积空速超过了催化剂厂家提供QBS-01催化剂正常设计工况(1500~3000h-1)。
空速的提高一方面会降低催化剂的CO变换反应速率,另一方面当空速明显超过设计值时,会加速催化剂的活性衰退。
当预变反应器入口温度233℃,体积空速3000h-1,催化剂床层温升6.5℃,此时CO转化率为6%;当预变反应器入口温度260℃,体积空速3100h-1,催化剂床层温升13℃,此时CO转化率为8%。
适当提高入口温度有利于促进QBS-01预变催化剂上CO变换反应。
根据计算,变换反应每转化1个百分点的CO会给预变反应器带来9~10℃温升。
从正常运行数据分析,预变炉温升约20℃,共计转化2个百分点的CO;而近期运行数据中,预变温升为10℃左右,CO 仅转化1个百分点。
2.2主变炉图2为主变催化剂上CO水汽变换反应转化率的变化趋势。
从图2可以看出,从2014年11月底至2015年3月底的4个月内,主变催化剂CO转化率呈下降趋势。
图2主变催化剂上CO转化率变化趋势图3主变CO转换率与空速及进口温度变化曲线图3显示了QCS-04型号主变催化剂上CO变换反应转化率、反应体积空速和催化剂入口温度在运行期间的变化。
有如下特点:当主变入口温度高于260℃时,空速的波动对CO水汽变换反应的CO转化率影响不明显。
变换工段催化剂升温硫化及技术改造总结曹安军马九会(山西永济中农化工有限公司044500)0 前言山西永济中农化工有限公司是以煤为原料的中型氮肥厂,目前生产能力为:合成氨140 kt/a ,尿素180kt/a ,甲醇60kt/a 。
共有两套变换系统,一套为中低低工艺;一套为0.8Mpa全低变工艺。
该全低变工艺系2005年6月投运,至今已运行四年,催化剂已到后期,出现变化气中co含量超标、蒸汽消耗上升、系统阻力高等影响生产的因素。
同时由于甲醇价格持续下滑,想进一步降低甲醇进口co已不太可能。
为了最大限度地调整氨醇比,经公司研究决定对该全低变系统进行改造,由湖北双雄催化剂有限公司提供催化剂和技术指导。
1.全低变工艺流程1.1气体流程来自压缩二段的半水煤气,经煤气冷却器将煤气温度降至45℃以下进入油分,气体在丝网作用下除去油污,然后从饱和塔下部入塔并与塔顶下来的热水逆流充分接触,增湿、提温后进入汽水分离器中,分离掉气体中的水分。
在分离器出口补加蒸汽,使气体温度达到120℃左右,进入预热交换器管内与管间来自热交的变换气换热,使气体温度达到170--180℃,再进入热交管内与来自低变二段的变换气换热,使气体温度达到210,经系统内电炉进入低变炉一段上端的净化层处理其中的有害物质。
然后进入催化剂层反应,出低变一段的气体温度高达380℃,然后进入喷水净化器,经喷水降温后进入低变炉二段,出低变二段温度为290℃的变换气经热交、预热交与管内的半水煤气换热后,进入低变炉三段进行反应后,进入一水加热器与来自热水泵的热水换热降温后进入热水塔,出来后进入冷却器,然后经气水分离器分离掉部分冷凝水后送至变脱工段。
1.2热水流程循环热水从热水塔出来,经热水泵加压后送至一水加热器管内回收变换气热量后,进入合成水加热器加热后,送入饱和塔上部,增温、增湿半水煤气后,从饱和塔下部出来进入水水换热器,与软水岗位来的软水间接换热后,进入热水塔再次回收热量后,从下部出来进入热水泵依次循环。
浅析耐硫变换工艺运行的影响因素摘要:分别从预硫化效果、反硫化、工艺条件、催化剂中毒等方面分析了导致Co-Mo 系耐硫变换催化剂活性降低的原因,浅析了影响催化剂活性及寿命的因素,对耐硫变换工艺运行操作具有一定作用。
关键词:Co-Mo系耐硫变换工艺影响因素耐硫变换的主要任务是在高温下借助催化剂的作用,使一氧化碳与水蒸汽反应,除去大量对氨合成催化剂有毒害作用的一氧化碳气体,同时生成容易脱除的二氧化碳和合成氨原料氢气,总变换率达96%以上,同时回收反应预热副产蒸汽。
其反应方程式如下:C O+H2O↑=== CO2+H2反应具有如下特点:可逆反应、放热反应、等体积反应(反应前后体积不变)、需要催化剂才能较快进行。
分析变换系统工艺运行的影响因素主要主要是分析Co-Mo 系耐硫变换催化剂的活性和保护。
一、影响催化剂运行活性及寿命的因素1.催化剂的实际预硫化效果Co-Mo 系耐硫变换催化剂使用前其活性组分以氧化态(CoO 和MoO3)形式存在,活性较低,正常工艺生产前需要进行催化剂的预硫化,以获得硫化态的催化剂活性组成(CoS 和MoS2)。
该类型催化剂经常采用的硫化方法包括:1.1在原料中加硫,利用从气化装置来的工艺气进行硫化,工艺气中的硫化物主要以H2S的形式存在,有关的化学反应方程式如下:MoO3 + 2H2S + H2 ==MoS2+ 3H2O↑+ 48.3KJ/molCoO + H2S ==CoS + H2O↑+ 13.5KJ/mol1.2用独立的循环系统进行硫化:用氮气作为载体,加入适当的硫化物(CS2,COS等),配入适量的氢气或水蒸汽,对催化剂进行硫化,有关的化学反应方程式如下:CS2+4H2 ==CH4+2H2S +242.6KJ/molCOS +H2O↑==CO2+2H2S +35.3KJ/molMoO3 + 2H2S + H2 ==MoS2+ 3H2O↑+ 48.3KJ/molCoO + H2S ==CoS + H2O↑+ 13.5KJ/mol受O-S 交换控制,因此在催化剂硫化后期,应待催化剂床层有硫穿后,应逐渐提高催化剂硫化床层温度,进行催化剂的深度硫化,进一步提高催化剂的固硫量,以充分发挥该催化剂的最大活性。
2019年12月化肥工业55QDB-03型耐硫变换催化剂应用总结肖杰飞",王利军",杜伟东",纵秋云“2(1.合成气耐硫变换技术工程实验室山东胶州266300;2.青岛联信催化材料有限公司山东胶州266300)摘要总结了QDB-03型钻钿系耐硫变换催化剂在420kt/a合成氨装置变换单元4年来的应用情况,比校了粗煤气水气比对变换气中CO含量的務响,同时对变换工艺流程提出了优化建议。
实际运行结果表明,QDB-03型钻钳系耐硫变换催化剂具有优异的低温活性及活性稳定性,而粗煤气含尘量少是保证变换催化剂长周期稳定运行的重要因素之一。
关键词QDB-03型;耐硫变换催化剂;合成氨;应用中图分类号:TQ113.26+4.2文献标识码:B文章编号:1006-7779(2019)06-0055-04Sum-Up of Application of QDB-03Sulfur-Tolerant Shift CatalystXIAO Jiefei1'2,WANG Lijun1'2,DU Weidong1'2,ZONG Qiuyun112(1.Engineering Laboratory of Sulfur Tolerant Shift Technology for Syngas,Jiaozhou266300,China;2.Qingdao Lianxin Catalystic Material Co.,Ltd.,Jiaozhou266300,China)Abstract The application of QDB-03cobalt-molybdenum sulfur-tolerant shift catalyst in the shift conversion unit of420kt/a ammonia plant for last4years has been summarized,and the effect of crude gas water-gas ratio on CO content in shift gas is compared.Suggestions for optimization of shift conversion process are proposed.The actual operation results show that the QDB-03cobalt-molybdenum sulfur-tolerant shift catalyst has excellent low-temperature activity and activity stability,and the low dust content of the feed gas is one of the important factors to ensure the long-term stable operation of the shift catalyst.Keywords QDB-03;sulfur-tolerant shift catalyst;ammonia synthesis;application江苏华昌化工股份有限公司(以下简称华昌化工公司)一期420kt/a合成氨装置选用兖矿国拓四喷嘴水煤浆加压气化技术制取粗煤气,气化炉配置为1开1备,制得的粗煤气依次经过耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗单元,得到的净化气送合成压缩单元。
耐硫变换技术影响因素的探讨分析姬明利【摘要】介绍了粗煤气宽温耐硫变换技术的发展历程与变换反应器技术的动态,以及CO耐硫变换反应的化学原理与催化剂作用机理,探讨分析了耐硫变换反应中CO含量、 CO转化率、水气比、生产负荷、变换反应器技术等因素对变换工艺的影响,从而得出了CO耐硫变换技术影响装置节能降耗的关键因素与控制措施,以及诠释了变换反应中粗煤气的水气比对变换装置节能降耗、床层热点温度控制与CO转化率控制的影响。
%The development of the wide-temperature anti-sulfur CO shift technology, and new state of reactor and the principle of anti-sulfur CO shift reaction and catalyst were introduced. Analysis and discussion of CO content, CO shift ratio, H2 O/CO ratio, running load, CO shift reactor technology, etc, on anti-sulfur CO shift technology were studied. It was concluded that the anti-sulfur CO shift technology affected the key factor of energy-saving, explained influence of H2 O/CO ratio on energy-saving, hot point of bedtemperature control and CO conversion ratio.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)022【总页数】4页(P130-133)【关键词】水气比;变换反应;耐硫变换;床层温度;变换炉【作者】姬明利【作者单位】中化泉州石化有限公司,福建泉州 362103【正文语种】中文【中图分类】TQ546.5进入21世纪以来,我国的煤化工产业步入了快速发展阶段,煤基制甲醇、煤制烯烃、煤气化制氨及煤制油项目等相继全面启动并且快速发展。
第二章耐硫变换催化剂的使用和管理办法第一节催化剂的性质由于Fe-Cr系中变催化剂的活性温度高、抗硫性能差,Cu-Zn系低变催化剂低温虽然好,但活性温度范围窄,而对硫又十分敏感。
为了满足重油、煤气化制氨流程中可以将含硫气体直接进行一氧化碳变换,再脱硫、脱碳的需要,50年代末期开发了耐硫又有较宽活性温区的变换催化剂耐硫变换催化剂。
一、化学组成耐硫变换催化剂通常是将活性组分Co-Mo,Ni-Mo等负载在载体上组成的,载体多为AL2O3,AL2O3+Re2O3(Re代表稀土元素)。
目前主要是Co-Mo-AL2O3系,并加入碱金属助催化剂以改善低温活性。
化学组成见附表5。
二、物理性质详见附表5三、特点耐硫变换催化剂有许多优点,主要有1. 有很好的低温活性,使用温度比Fe-Cr系催化剂低130℃以上,而且有较宽的活性温度范围(180~500℃),因此被称为宽温变换催化剂。
2. 有突出的耐硫和抗毒性,因硫化物为这一类催化剂的活性组分,可耐总硫到几十g/Nm3,其它有害物如少量的NH3、HCN、C6H6等对催化剂的活性均无影响。
3. 强度高,尤以选用r-AL2O3作载体,强度更好,遇水不粉化,催化剂硫化的强度还可提高50%以上(Fe-Cr系催化剂还原态的强度通常比氧化态的要低些),使用寿命一般在五年左右。
4. 可再硫化,不含钾的Co-Mo系催化剂部分失活后可通过再硫化使活性大部获得恢复。
第二节催化剂的硫化耐硫变换催化剂主要缺点是使用前的硫化过程比较麻烦,硫化剂可用含H2S的原料气、CS2,泡沫硫等,一般都用CS2作硫化剂。
硫化操作的好坏对硫化后催化剂的活性有很大影响。
一、主要反应CS2+4H2→2H2S+CH4 △H298=-240.6kJMoO3+2H2S+H2→MoS2+3H2O △H298=-48.1 kJCoO+H2S→CoS+H2O △H298=-13.4kJ二、硫化耐硫变换催化剂的硫化一般以C2S为硫化剂,采用从入口加入C2S以半水煤气做载气,从耐硫低变出口放空的方式进行上下段同时硫化。
耐硫变换催化剂简介耐硫变换催化剂是一种用于石油化工领域的重要催化剂。
在石油加工过程中,石油中的硫化物会对催化剂产生不良影响,降低其催化效能。
耐硫变换催化剂的研发旨在提高催化剂对含硫化合物的稳定性和选择性,以实现高效、低成本的石油加工过程。
需求背景硫化物对催化剂的影响在石油加工过程中,石油中的硫化物会与催化剂中的活性组分发生反应,生成硫化物或硫酸盐等不活性化合物,导致催化剂失活。
石油中的硫化物包括有机硫化合物和无机硫化物,它们对催化剂的影响主要表现为:1.毒性作用:硫化物能够与催化剂中的活性组分结合形成不活性物质,降低催化剂的活性;2.竞争作用:硫化物能够竞争性地吸附在催化剂的活性位点上,减少反应物分子吸附的机会;3.结构破坏:硫化物会破坏催化剂的晶格结构,导致催化剂失活。
因此,为了提高石油加工过程中催化剂的稳定性和选择性,研发耐硫变换催化剂势在必行。
耐硫变换催化剂的实现催化剂配方优化选择合适基底耐硫变换催化剂的基底应具有较高的硫抵抗能力。
常用的基底材料包括氧化铝、二氧化硅、氧化钇等。
这些材料具有较高的高温稳定性和抗氧化性,能够降低硫化物对催化剂的毒性影响。
添加专用助剂为了进一步提高耐硫性能,可以向催化剂中添加一些专用助剂。
这些助剂能够与硫化物反应形成稳定的化合物,降低硫化物对催化剂的毒性影响。
常用的助剂包括氧化镍、氧化钼、氧化钴等。
这些助剂通过与硫化物反应生成不活性硫化物或硫酸盐,有效阻止硫化物与催化剂活性位点的反应。
催化剂结构优化催化剂载体改性改变催化剂的载体结构可以有效提高耐硫性能。
常用的载体改性方法包括:1.负载金属氧化物:将金属氧化物负载在催化剂载体上,形成活性金属-载体-氧化物三相界面。
这种结构可以提高催化剂活性位点的稳定性,降低硫化物对催化剂的毒性影响。
2.分子筛改性:将分子筛与催化剂载体配合使用,可以形成更加稳定的结构。
分子筛具有较高的表面积和孔径,可以增加催化剂活性位点的数量和分布情况,提高催化剂的活性和选择性。
耐硫变换催化剂介绍山东齐鲁科力化工研究院有限公司1、山东齐鲁科力化工研究院有限公司简介山东齐鲁科力化工研究院有限公司始建于1992年,1999年被批准为国家级“高新技术企业”,2000年被评为3A级信誉企业。
2000年取得ISO9001-2000质量管理体系证书。
现有员工150人,其中教授级高级工程师、博士6人,高级工程师、硕士19人,大专以上学历技术人员占公司职工总数的40%;公司依托中石化齐鲁分公司研究院的技术优势,在煤化工、化肥和石油加工催化剂的开发、生产及应用方面形成优势地位,是国内较具影响力的制造和销售商。
公司主要开发、生产、经营耐硫变换催化剂、烃类蒸汽转化催化剂、硫磺回收催化剂、油品加氢精制催化剂等。
系列耐硫变换催化剂获十四项发明专利(见专利一览表),包括中国、美国、德国、南非、日本、印度、澳大利亚、捷克等8个国家的专利;发明了TiO2-MgO-Al2O3三元载体,TiO2改变了活性组分MoO3与载体的结合形态,MoO3易于还原硫化成低价态的活性相;TiO2促进了变换活性,特别是低温(≥200℃)活性和在低硫含量(≥200ppm)下的活性;TiO2具有抗硫酸盐化作用。
还发明了混合稀土活性助剂和新的加入方式,促进和稳定了催化剂活性。
系列耐硫变换催化剂获国家级科技成果一项,省部级以上科技成果奖十余项(见主要成果一览表)。
专家评定为国际领先水平。
QCS-01、QCS-03、QCS-01G 耐硫变换催化剂适用于以煤、渣油、重油等为原料的高CO含量(CO可达75%)、宽水气比(0.3-2.0)、宽温(200-500℃)、宽硫(工艺气硫含量≥0.01%)及高、中压的耐硫变换过程。
QCS-04、QCS-04G等耐硫变换催化剂适用于以煤、渣油、重油为原料的中低压耐硫变换。
山东齐鲁科力化工研究院有限公司是唯一授权和有权使用以上耐硫变换催化剂专利和成果的单位。
系列耐硫变换催化剂1987年开发,1994年首次工业应用以来,广泛应用于煤气化、重油渣油部分氧化法造气的变换工艺;广泛应用于合成气、化肥、甲醇、制氢、城市煤气等领域;用户达48家(见用户一览表)。
变换气脱硫催化剂变换气脱硫催化剂是一种用于燃煤电厂和工业锅炉等燃煤设备中进行气体脱硫的催化剂。
它可以有效地去除燃煤设备烟气中的二氧化硫(SO2),减少对环境的污染。
变换气脱硫催化剂的工作原理是利用其催化性能,将烟气中的SO2转化为硫酸盐,通过固液分离将其从烟气中去除。
催化剂通常采用金属氧化物或金属酸盐等材料制备而成,具有较高的催化活性和稳定性。
在变换气脱硫过程中,烟气首先通过预处理装置进行除尘处理,以去除其中的颗粒物。
然后进入脱硫塔,在塔内喷洒含有催化剂的吸收液,烟气与吸收液进行充分接触,催化剂催化下的反应使SO2转化为硫酸盐。
经过吸收液的循环往复,烟气中的SO2逐渐被转化和去除。
变换气脱硫催化剂的选择应根据燃煤设备的特性和烟气中SO2的含量来确定。
一般来说,催化剂应具有较高的催化活性和稳定性,能够在较低的温度下实现高效的脱硫效果。
此外,催化剂的使用寿命也是一个重要的考虑因素,可以通过调整催化剂的配比和添加适量的助剂来延长其使用寿命。
除了催化剂的选择,变换气脱硫还需要考虑其他工艺参数的优化,以提高脱硫效率和降低能耗。
例如,吸收液的配方和浓度、气液比、塔内温度等都会对脱硫效果产生影响。
通过合理调整这些参数,可以最大限度地提高脱硫效率,减少能耗。
变换气脱硫催化剂具有一定的应用前景和市场需求。
随着环保意识的提高和对燃煤设备排放限制的加大,对脱硫技术的要求也越来越高。
变换气脱硫催化剂作为一种环保高效的脱硫技术,具有广泛的应用前景。
总的来说,变换气脱硫催化剂是一种用于燃煤设备烟气脱硫的催化剂。
通过其催化性能,将烟气中的SO2转化为硫酸盐,实现烟气的脱硫净化。
催化剂的选择和工艺参数的优化是保证脱硫效果和降低能耗的关键。
随着环保要求的不断提高,变换气脱硫催化剂将有着广阔的应用前景。
钴钼系耐硫变换催化剂运行问题分析及解决措施摘要:CO位移是合成氨生产中负责制氢的重要环节,层催化剂是层段的核心。
因此,开关催化剂的使用寿命不仅关系到整个设备的稳定运行,也影响到企业的经济效益。
自分层催化剂停用以来,全厂相继研究了导致催化剂停用的因素,最后发现是有机氯转化为原煤所致。
目前还没有很好的方法来防止氯气对耐硫变换催化剂的中毒和停用,因此只能从煤炭开采和洗涤过程的源头进行控制。
关键词:钴钼催化剂;耐硫变换;床层温度;催化剂活性;积灰;预变换过滤器引言层状段是合成氨生产中的一个重要过程,承担着将CO转化为H2以供后续合成物段使用的任务。
CoH2O产生H2和CO2的反应需要催化剂的参与,只能在一定温度和压力下进行。
当前,工业中广泛使用的CO-Shift催化剂主要分为高温催化剂(Fe-Cr)、低温催化剂(Cu-Zn)和远距离温度催化剂(Co-Mo)。
高温Fe-Cr催化剂和低温Cu-Zn催化剂要求原料气(主要是硫含量)的高进气条件,限制了其在煤化工行业的应用。
钴基催化剂具有较广的温度变化,不需要饲料气体中含硫量,满足煤炭化工行业的发展要求。
即使Co-Mo宽度的温度位移催化剂与供气不那么严格,但催化剂失活的因素很多,如氧含量过高和蒸汽冷凝。
1、钴钼系耐硫变换催化剂的装填负载耐硫共Mo变换催化剂是使用耐硫共Mo变换催化剂的重要步骤之一。
在装入催化剂之前,应对反应堆进行仔细检查,以保持反应堆的清洁,并确保支撑网架的强度。
一般来说,安装前无需筛选催化剂。
但是,在运输和装卸过程中,催化剂可能由于运行异常而损坏。
当发现含有催化剂的装置磨损或损坏时,应仔细筛选。
催化剂可以直接从通道或通过滑道充电,但无论选择哪种充电方法,都必须防止催化剂的自由跌落高度超过1 m。
为了防止催化剂在加载、燃烧或燃烧过程中由于气流速度高而褪色或移动,有必要用铁丝网和专用防锈板复盖催化剂床的顶部,以防止冷凝水直接接触催化剂,并确保炉温。
《耐硫变换催化剂概念关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析》关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析受克旗煤制气公司生产部委托,化工研究院驻克旗现场技术服务小组技术人员对变换工段耐硫变换催化剂的工作状态进行了分析,以期为耐硫变换工段正常生产运行提供决策参考。
下文是根据生产部提供的xx.12~xx.3运行数据,结合理论分析和文献资料编制的分析报告。
一、催化剂使用工况分析表1比较了变换工段预变催化剂和主变催化剂的设计工况与实际工况。
从表1可以看出,预变和主变催化剂的实际工况,包括空速和温度均有所偏离设计工况,这种偏离可能会影响催化剂的实际运行效果。
表1催化剂设计工况和实际工况比较二、催化剂运行状态分析2.1预变炉图1为qbs-01型号预变催化剂上co变换反应转化率、反应体积空速和催化剂入口温度在运行期间的变化曲线。
图1预变催化剂co转化率、体积空速和入口温度的变化趋势从图1可以看出,随着空速的增大,预变炉co转化率明显下降,空速降低后co转化率随之提升。
其中在12月28号-3月3号区间,预变炉的工作空速大部分在3000~5400h-1范围内,此时对应的co 转化率很小,说明在此空速下qbs-01催化剂上co变换反应发生程度很低。
催化剂的3000~5400h-1运行期间体积空速超过了催化剂厂家提供qbs-01催化剂正常设计工况(1500~3000h-1)。
空速的提高一方面会降低催化剂的co变换反应速率,另一方面当空速明显超过设计值时,会加速催化剂的活性衰退。
当预变反应器入口温度233℃,体积空速3000h-1,催化剂床层温升6.5℃,此时co转化率为6%;当预变反应器入口温度260℃,体积空速3100h-1,催化剂床层温升13℃,此时co转化率为8%。
适当提高入口温度有利于促进qbs-01预变催化剂上co变换反应。
根据计算,变换反应每转化1个百分点的co会给预变反应器带来9~10℃温升。
从正常运行数据分析,预变炉温升约20℃,共计转化2个百分点的co;而近期运行数据中,预变温升为10℃左右,co 仅转化1个百分点。
《耐硫变换催化剂概念关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析》关于变换工段耐硫变换催化剂工作情况的分析
受克旗煤制气公司生产部委托,化工研究院驻克旗现场技术服务小组技术人员对变换工段耐硫变换催化剂的工作状态进行了分析,以期为耐硫变换工段正常生产运行提供决策参考。
下文是根据生产部提供的xx.12~xx.3运行数据,结合理论分析和文献资料编制的分析报告。
一、催化剂使用工况分析
表1比较了变换工段预变催化剂和主变催化剂的设计工况与实际工况。
从表1可以看出,预变和主变催化剂的实际工况,包括空速和温度均有所偏离设计工况,这种偏离可能会影响催化剂的实际运行效果。
表1催化剂设计工况和实际工况比较
二、催化剂运行状态分析
2.1预变炉
图1为qbs-01型号预变催化剂上co变换反应转化率、反应体积空速和催化剂入口温度在运行期间的变化曲线。
图1预变催化剂co转化率、体积空速和入口温度的变化趋势
从图1可以看出,随着空速的增大,预变炉co转化率明显下降,空速降低后co转化率随之提升。
其中在12月28号-3月3号区间,预变炉的工作空速大部分在3000~5400h-1范围内,此时对应的co 转化率很小,说明在此空速下qbs-01催化剂上co变换反应发生程度
很低。
催化剂的3000~5400h-1运行期间体积空速超过了催化剂厂家提供qbs-01催化剂正常设计工况(1500~3000h-1)。
空速的提高一方面会降低催化剂的co变换反应速率,另一方面当空速明显超过设计值时,会加速催化剂的活性衰退。
当预变反应器入口温度233℃,体积空速3000h-1,催化剂床层温升6.5℃,此时co转化率为6%;当预变反应器入口温度260℃,体积空速3100h-1,催化剂床层温升13℃,此时co转化率为8%。
适当提高入口温度有利于促进qbs-01预变催化剂上co变换反应。
根据计算,变换反应每转化1个百分点的co会给预变反应器带来9~10℃温升。
从正常运行数据分析,预变炉温升约20℃,共计转化2个百分点的co;而近期运行数据中,预变温升为10℃左右,co 仅转化1个百分点。
2.2主变炉
图2为主变催化剂上co水汽变换反应转化率的变化趋势。
从图2可以看出,从xx年11月底至xx年3月底的4个月内,主变催化剂co转化率呈下降趋势。
图2主变催化剂上co转化率变化趋势
图3主变co转换率与空速及进口温度变化曲线
图3显示了qcs-04型号主变催化剂上co变换反应转化率、反应体积空速和催化剂入口温度在运行期间的变化。
有如下特点:当主变入口温度高于260℃时,空速的波动对co水汽变换反应
的co转化率影响不明显。
当主变入口温度低于260℃时,随着空速的增大,主变co转化率明显下降。
说明温度对co变换反应的影响明显。
另外,根据co水汽变换反应是一个等体积反应的特点,如下:co+h2o(g)co2+h2,∆h=-41.09kj/mol
变换反应过程中,co经反应减少的物质量应该与h2经反应增加的
物质量或者co2经反应增加的物质量相等。
实际运行过程中co减少量和co2增加量一致,但h2增加量波动显著,如图4所示。
在长时间的反应过程中,co2增加量与co 减少量
的比值基本在1左右波动,但h2增加量与co减少量的比值明显大于
1,而且波动幅度比较大。
图4主变h2增加量/co减少量与co2增加量/co减少量比值的变化趋势
三、变换粗煤气流量变化对提高模值效果的分析
根据耐硫变换流程中换热的设计特点,预变反应器入口工艺气的温度由主变反应器出口工艺气的热量调节,通过一般原理性分析,当需要提高模值时,增加或减小变换流量有可能实现该目标,但有可能无法实现该目标,逻辑关系如图5~8所示。
3.1增加变换流量的效果分析
在一定范围内,增加变换流量,催化剂活性和水汽变换反应转化率下降不明显,预变→主变过程体系仍然能够维持热量平衡,最终的结果是增加变换流量能够提高模值,逻辑关系如图5所示。
图5增加粗煤气变换流量提高模值过程的逻辑关系
若超过允许范围,增加变换流量,催化剂活性和水汽变换反应转化率下降明显,预变→主变过程体系不能够维持热量平衡,最终的结果是增加变换流量不能提高模值,逻辑关系如图6所示。
图6增加粗煤气变换流量降低模值过程的逻辑关系
3.2减小变换流量的效果分析
在一定范围内,减小变换流量,催化剂活性和水汽变换反应转化率增加明显,预变→主变过程体系仍然能够维持热量平衡,最终的结果是减小变换流量能够提高模值,逻辑关系如图7所示。
图7减少粗煤气变换流量提高模值过程的逻辑关系
若超过范围,减小变换流量,催化剂活性和水汽变换反应转化率增加不明显,预变→主变过程体系不能够维持热量平衡,最终的结果是减小变换流量不能提高模值,逻辑关系如图8所示。
图8减少粗煤气变换流量降低模值过程的逻辑关系
四、敏感因素分析
4.1粗煤气洗涤后分离温度影响
co水汽变换过程中汽/气比是一个影响反应效果的关键参数,提高汽/气比有利于促进co变换反应。
预变入口粗煤气的汽/气比是由洗涤分离器的操作温度决定。
粗
煤气出洗涤分离器后达到了粗煤气温度下的饱和状态,不同温度、饱和状态下粗煤气中h2o含量及汽/气比如表2所示。
表3不同出洗涤分离器粗煤气温度时的汽/气比(p=3.67mpa)图9汽/气比对co变换反应转化率的影响
图9给出了不同水汽含量下的co平衡转化率,由图可知随着水汽含量的增大co平衡转化率明显增大。
当汽/气比由0.37增大到0.47时,co转化率由82.35%增大到87.23%。
根据文献调研,一般co耐硫水汽变换反应的汽/气比控制在0.4~0.6,现场粗煤气出洗涤分离器温度大部分在172~176℃,汽/气比为0.35~0.39左右,因此如果工艺调节和催化剂耐水性能允许,现场耐硫变换的汽/气比适当提高,可以促进水汽变换反应,但要注意反硫化。
4.2中毒
除上述因素对反应有明显影响外,引起变换催化剂活性衰退的因素还有粗煤气中的油类、砷量、粉尘、催化剂水解与反硫化。
煤质的变化可能会导致上述毒性物质的增多,加快催化剂活性的衰减。
4.3反应器内工艺气径向分布均匀性
2个预变反应器可能因催化剂床层阻力不同,导致变换气体流量在2个预变反应器内分布不均。
同时,预变反应器和主变反应器内径向温度差异大,说明气体在反应器内分布不均,可能导致部分催化剂负荷过载,从而加快催化剂活性的衰减。
五、结论与建议
5.1、关于预变催化剂
在12月28号~3月3号区间,预变炉催化剂工作空速大部分在3000~5400h-1范围内,明显大于催化剂厂家提供的了qbs-01催化剂正常设计工况(1500~3000h-1)。
空速提高导致催化剂上co变换反应转化率降低,也会加速催化剂的活性衰退。
当预变反应器入口温度较低时,如233℃,催化剂上co转化率为6%。
提高预变反应器入口温度,co转化率会提高。
根据厂家提供qbs-01催化剂设计工作温度范围为260~280℃,推测预变催化剂上co转化率应该在20%~30%之间。
因此总体上,目前预变催化剂上co转化率在10%左右,处于较低活性水平。
5.2、关于主变催化剂
从xx年11月底至xx年3月底的4个月内,主变催化剂co转化率呈下降趋势,下降幅度在10个百分点左右。
同时主变入口温度和体积空速对主变催化剂上co变换反应转化率的综合影响明显:
(1)当主变入口温度高于260℃时,空速的波动对co水汽变换反应的co转化率影响不明显。
(2)当主变入口温度低于260℃时,随着空速的增大,主变co 转化率明显下降。
说明温度对co变换反应影响明显。
因此应该控制主变反应器入口工艺气温度在260℃以上。
5.3、关于催化剂是否适宜继续工作的判断
根据第三节的分析,增加变换流量或减小变换流量,都有可能实
现耐硫变换流程中预变至主变之间的热量平衡,最终实现提高模值;增加变换流量或减小变换流量,也有可能无法实现耐硫变换流程中预变至主变之间的热量平衡,最终无法实现提高模值的目标。
因此,当增加变换流量或减小变换流量时,提高模值逐渐困难,说明耐硫变换催化剂,尤其是主变催化剂需要考虑更换。
如果预变反应器入口工艺气能够与外界其他热源换热,能够有效调节预变反应器入口工艺气温度,会使通过增加变换流量或减小变换流量的方式来提高模值变得容易一些。
5.4关于敏感因素的影响
(1)汽/气比
汽/气比是影响co水汽变换反应的关键参数,建议保持粗煤气出洗涤分离塔温度的稳定,并确保粗煤气处于饱和状态。
如果工艺调节和催化剂耐水性许可,可适当提高粗煤气出洗涤分离器的温度,从而提高汽/气比。
(2)中毒
建议进一步分析粗煤气和洗涤排放水中油类、砷量、粉尘量,及时调节洗涤过程,确保催化剂工作状态稳定。
模值调节的理论分析
图10给出了稳定工况、不同主变温升下(进装置粗煤气量为330000nm3/h),目标模值差值与经变换气量变化值的关系。
当主变温升增大时,主变co转化率增大,提高同样的模值差值需要增加的变换气量减小。
反之,当主变温升减小时,主变co转化率减小,提高
同样的模值差值需要增加的变换气量增大。
图10目标模值差值与经变换气量变化值的关系(稳定工况:主变反应器co转化率波动±2%)内容仅供参考。