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甲烷电催化剂甲烷电催化剂是一种能够催化甲烷电化学反应的催化剂。
甲烷电催化剂被广泛应用于甲烷转化为其他化学品的过程中，如甲烷转化为甲醇、甲烷转化为合成气等。
本文将重点介绍甲烷电催化剂的特性、催化机理以及应用前景。
甲烷电催化剂的特性使其成为甲烷转化的理想催化剂。
甲烷电催化剂具有高催化活性、选择性和稳定性。
这些特性使得甲烷电催化剂能够在相对温和的条件下将甲烷转化为其他有用的化学品，如甲醇。
此外，甲烷电催化剂还具有良好的循环稳定性和抗中毒性能，能够在长时间使用中保持高效催化活性。
甲烷电催化剂的催化机理是通过电子传递和表面反应两个步骤实现的。
首先，甲烷在催化剂表面吸附，形成活性中间体。
然后，通过电子传递反应，甲烷中的碳氢键被断裂，产生甲基自由基。
最后，甲基自由基与吸附的活性物种发生反应，形成目标产物。
催化剂的表面结构和组成对甲烷电催化反应的活性和选择性有着重要影响。
甲烷电催化剂的应用前景非常广阔。
首先，甲烷电催化剂可以用于甲烷的直接转化，将甲烷转化为高附加值的化学品。
例如，将甲烷转化为甲醇可以作为清洁能源的替代品，实现碳中和目标。
其次，甲烷电催化剂还可以用于甲烷的氧化反应，将甲烷转化为合成气。
合成气是一种重要的化学原料，可用于合成石化产品和液体燃料。
此外，甲烷电催化剂还可以用于甲烷的氢化反应，将甲烷转化为甲烷基化合物，如甲烷基乙烯、甲烷基苯等。
然而，甲烷电催化剂仍然面临一些挑战。
首先，甲烷电催化剂的活性和选择性还有待提高。
目前，甲烷电催化剂的转化率和选择性相对较低，需要进一步的研究和优化。
其次，甲烷电催化剂的制备方法和催化剂的稳定性也需要改进。
当前的制备方法多为高温高压条件下的物理或化学方法，存在成本高和能耗大的问题。
甲烷电催化剂是一种具有高催化活性、选择性和稳定性的催化剂，能够将甲烷转化为其他有用的化学品。
甲烷电催化剂的催化机理主要包括电子传递和表面反应两个步骤。
甲烷电催化剂具有广阔的应用前景，可以用于甲烷的直接转化、氧化和氢化反应。
甲烷超干重整二氧化碳催化转化 cao fe3o4 催化剂近年来，由于全球变暖和二氧化碳排放量的不断增加，环境及其相关企业对低碳技术的需求不断增加。
根据中国《绿色发展战略》，国家将二氧化碳排放量降低约25％至30％。
到2020年，中国计划把二氧化碳排放量减少到目前水平的45％。
为达到这一目标，国家正在大力开发减少二氧化碳排放量的新技术和新产品。
甲烷超干重整二氧化碳催化转化Cao Fe3O4催化剂是一种新型催化剂，用于进行二氧化碳催化反应，转化成有益气体。
催化剂由碳钝化剂、活性剂和负载剂组成，其中碳钝化剂和活性剂可以促进二氧化碳的转化。
催化剂中的活性剂经过研磨后，可以促进二氧化碳与其他物质之间的反应，从而使其成为可降解的有机物。
甲烷超干重整二氧化碳催化转化Cao Fe3O4催化剂的优势在于，它能够有效地将二氧化碳转换成可再生的有益气体。
由于Cao Fe3O4催化剂具有优异的重整催化性能，在转换二氧化碳时，其反应速率远大于传统催化剂。
这使得催化剂能够有效地将少量的二氧化碳转换成大量的有益气体，从而减少二氧化碳排放量。
此外，Cao Fe3O4催化剂具有优异的耐久性，可以重复使用多次，不易受到外界污染，并且不会产生有害的副产物，从而减少环境污染。
此外，Cao Fe3O4催化剂的生产成本较低，使用成本也较低，有利于大规模应用。
同时，催化剂的使用简单、操作安全，为用户带来了极大的便利。
总而言之，甲烷超干重整二氧化碳催化转化Cao Fe3O4催化剂具有良好的性能和可靠的性能，可有效地减少二氧化碳排放量，为全球变暖作出贡献。
另外，Cao Fe3O4催化剂的使用简单、操作安全，生产成本低，使用成本低，有利于大规模应用。
而且，它能够重复使用多次，不易受到外界污染，并且不会产生有害的副产物，从而减少环境污染。
因此，甲烷超干重整二氧化碳催化转化Cao Fe3O4催化剂具有广泛的应用前景。
未来，国家将继续加大研发力度，改进Cao Fe3O4催化剂的性能，为环保工作提供更多技术支持，为实现节能减排、减少碳排放目标作出更大贡献。
甲烷催化剂甲烷是一种简单的碳氢化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
它是天然气的主要成分，也是一种重要的燃料来源。
然而，由于甲烷的化学惰性，直接利用甲烷进行化学反应是相对困难的。
这时就需要催化剂的帮助。
催化剂是能够促进化学反应的物质，它能够增加反应速率，降低反应能垒，从而提高反应效率。
对于甲烷这样的化学惰性物质来说，催化剂的作用尤为重要。
甲烷的催化剂可以分为两类：热催化剂和催化剂。
热催化剂是指在高温下对甲烷进行催化反应的物质，常见的热催化剂有铂、钯等贵金属。
这些催化剂可以使甲烷与氧气发生燃烧反应，生成二氧化碳和水。
这种反应在燃气灶中常常被用于火焰的燃烧。
然而，热催化剂存在一些问题。
首先，它们需要高温才能发挥催化作用，这会导致能量的浪费和环境污染。
其次，由于热催化剂对反应条件的要求较高，所以在实际应用中受到一定的限制。
为了解决这些问题，人们研究出了新型的催化剂。
这些催化剂不需要高温，能够在较低的温度下催化甲烷的氧化反应。
其中，一种常用的催化剂是过渡金属氧化物，如氧化镍、氧化钼等。
这些催化剂具有较高的催化活性和选择性，能够将甲烷氧化为甲醛、甲酸等有机物。
除了氧化反应外，甲烷还可以通过催化剂进行转化反应。
一种常见的转化反应是甲烷重整反应，通过催化剂将甲烷转化为一氧化碳和氢气。
这种反应可以用于合成气的生产，进而制备合成燃料或化工原料。
甲烷还可以通过催化剂进行部分氧化反应。
这种反应可以将甲烷转化为一氧化碳和二氧化碳的混合物，被称为合成气。
合成气是一种重要的工业原料，可以用于合成甲醇、二甲醚等化工产品。
值得注意的是，甲烷的催化转化过程中，催化剂的选择和设计是非常关键的。
合适的催化剂可以提高反应效率和产物选择性，降低能量消耗和环境污染。
因此，对甲烷催化剂的研究和开发具有重要的科学意义和应用价值。
甲烷的催化剂在化学反应中起到了至关重要的作用。
通过选择合适的催化剂，可以实现对甲烷的氧化、转化和部分氧化等反应，从而提高反应效率和产物选择性。
甲烷化催化剂的综述院系：专业班级：学号：姓名：指导老师：关于甲烷化催化剂的一些探讨概念：1、甲烷化：2、甲烷化工艺的发展目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。
这次自己找了十几篇文章来谈论一下。
主题：1、低温甲烷化催化剂的工业应用低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。
该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。
由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。
2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。
采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。
结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。
其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。
3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符.与浸渍法相比, 共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点:( 1) 产率高;( 2) 性能稳定;( 3) 抗积碳性好;( 4) 反应温度及活化能更低;( 5) 产物成分单一.利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值. 4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响近年来, 中国天然气市场需求急剧增加, 制取合成天然气的工业投资项目增多, 对于合成甲烷反应过程的研究逐渐得到重视。
甲烷化催化剂与工艺技术总结报告甲烷化催化剂与工艺技术总结报告大唐国际化工技术研究院有限公司2010年08月大唐国际化工技术研究院有限公司科技档案审批单报告名称：甲烷化催化剂与工艺技术总结报告报告编号：化工院技术服务（2010）/阜新第05号出报告日期：2010年08月保管年限：长期密级：一般试验负责人：试验地点：北京、辽宁阜新参加试验人员：等参加试验单位：大唐国际化工技术研究院有限公司、辽宁大唐国际阜新煤制气有限公司筹备处试验日期：2010年06月至08月打印份数： 5拟稿：校阅：审核：生产技术部：审核：目录1 甲烷化反应机理 (8)2 甲烷化催化剂 (9)2.1 不耐硫型甲烷化催化剂的初步介绍 (10)2.2 催化剂制备方法 (10)2.3各种因素对催化剂性能的影响 (11)2.4甲烷化过程所用的催化剂型号 (13)2.5催化剂存在的问题和解决方法 (14)2.6催化剂动力学研究 (17)3 甲烷化工艺介绍 (19)3.1美国大平原甲烷化工艺(德国鲁奇公司工艺技术) (20)3.2英国煤气公司和鲁奇公司合作开发甲烷化催化剂及HICOM工艺 (21)3.3丹麦托普索甲烷化催化剂及TREMP技术 (22)3.4中科院大连化物所部分甲烷化催化剂及工艺技术 (24)4 参考文献 (24)所谓甲烷化，是指合成气中CO和H2在一定的温度、压力及催化剂作用下，进行化学反应生成CH4的过程。
甲烷化反应是强放热、体积缩小的可逆反应，并且在反应过程中可能析碳。
CO每转化1%，温升为70-72℃。
甲烷化反应必须在催化剂的作用下才能进行，而CO和H2之间的催化反应，属于典型的选择性催化反应，在不同的催化剂和工艺条件作用下，可以选择生成甲烷、甲醇、酚和醛或者液态烃等不同物质。
CO和H2反应生成甲烷的过程中主要发生的反应如下：1.CO+3H2=CH4+H2O △H°298=-206.15 kJ·mol-12.CO+H2O=CO2+H2△H°298=-41.16kJ·mol-13.2CO+2H2=CH4+CO2△H°298=-136.73 kJ·mol-14.CO2+4H2=CH4+2H2O △H°298=-164.95 kJ·mol-15.C+2H2=CH4△H°298=-73.7 kJ·mol-1甲烷化过程中可能发生的析碳反应，主要由下面三个反应产生：1.CO歧化反应：2CO=CO2+C △H°298=-171.7 kJ·mol-1，CO歧化反应发生温度大于275℃1，是低于627℃析碳的主要原因；2.CO还原反应：CO+H2=H2O+C △H°298=-173 kJ·mol-1；3.CH4裂解反应：CH4=2H2+C △H°298=74.9 kJ·mol-1，（无催化时裂解温度高于1500℃）在催化剂的作用下裂解温度会降低至900℃。
甲烷电催化转化研究
甲烷电催化转化研究是指通过电催化技术将甲烷以更高效率和选择性地转化为其他化合物的研究。
甲烷是天然气的主要组成成分，具有丰富的资源和广泛的应用前景。
然而，甲烷的化学惰性和高碳氢键能妨碍其高效转化，限制了其有效利用。
电催化转化利用电流在电催化剂（如金属或合金催化剂）上引发反应，通过改变反应条件和催化剂特性，可以实现对甲烷的高效转化。
电催化转化研究涉及到催化剂设计、反应机理研究、电极表面修饰等方面。
在甲烷电催化转化中，常见的方法包括电催化烷烃部分氧化、甲烷电活化制备合成气、甲烷电催化分解制备氢气等。
这些方法不仅可以将甲烷转化为对环境友好的化合物，如甲醇、乙醇、CO或氢气等，还可以提高甲烷的利用效率和降低温室气体排放。
甲烷电催化转化研究对于发展可持续能源，降低碳排放，改善能源利用效率具有重要意义。
然而，目前这个领域还存在许多挑战，如反应效率低、催化剂寿命短、反应机理不明等，需要进一步研究和开发新型催化剂和反应体系。
催化剂设计实现对甲烷活化转化效率提升摘要：甲烷是一种重要的化学原料和能源资源，然而其高活化转化效率一直是一个挑战。
通过催化剂设计和优化，可以提高甲烷的活化转化效率。
本文首先介绍了甲烷的活化转化机理，然后探讨了催化剂设计中的关键要素，并详细介绍了几种催化剂设计策略。
最后，对未来的研究方向进行了展望。
1. 引言甲烷是一种无色、无臭的天然气体，在能源和化学工业中具有重要意义。
然而，甲烷的高活化转化效率一直是一个具有挑战性的问题。
传统的方法包括热解、氧化和加氢，但都面临着效率低下、反应条件苛刻以及副产物过多等问题。
因此，通过催化剂设计来提高甲烷的活化转化效率是一种具有潜力的解决方案。
2. 甲烷的活化转化机理甲烷的活化转化主要涉及C-H键的断裂和形成新的化学键。
传统的方法中，热解是一种常用的途径，但需要高温和能量消耗。
在催化剂存在的情况下，可以通过吸附、脱附和表面反应等步骤来实现甲烷的活化转化。
3. 催化剂设计中的关键要素催化剂设计涉及多种因素，包括催化剂的表面结构、晶体形貌、酸碱性、还原性以及活性位点等。
这些因素的调控能够影响催化剂的活化转化性能。
例如，增加催化剂的活性位点可以增强催化剂对甲烷的吸附能力，从而提高活化转化效率。
此外，催化剂的晶体形貌和晶面也对其催化性能有重要影响。
4. 催化剂设计策略4.1 单一金属催化剂单一金属催化剂是最常用的催化剂之一，可以通过调节金属催化剂的成分和结构来提高甲烷的活化转化效率。
例如，通过制备单原子催化剂，可以增加催化剂与甲烷的接触面积，从而提高反应速率和选择性。
4.2 金属-支撑催化剂金属-支撑催化剂是由金属颗粒分散在不活性支撑物上形成的复合材料。
通过调控金属颗粒的尺寸、分散度和晶面等可以实现对甲烷的活化转化效率的提升。
此外，支撑物的选择也对催化剂的稳定性和催化性能有重要影响。
4.3 基于缺陷或异质结构的催化剂缺陷或异质结构的引入可以提高催化剂对甲烷的活化转化效率。
甲烷(CH4)的直接转化利用技术摘要:目前较为成熟的技术路线是将甲烷转化为合成气,再合成甲醇或合成氨,进而开发相关的下游产品。
但由于间接利用甲烷的技术路线存在投资费用高、工艺流程复杂,生产成本较高等原因,目前在工业上还并未得到大规模化应用。
从原理上看,甲烷直接转化利用是最直接有效的途径。
研究表明,由于甲烷的化学惰性,目前的很难在较高的甲烷转化率下获得理想的产物选择性。
因此,甲烷直接转化法在工业上应用的较少,大都还处于实验室研究阶段。
一旦催化技术有所突破,天然气必将成为最理想的石油替代品。
关键词:甲烷直接转化利用技术一、甲烷直接制备甲醇(1)甲烷直接部分氧化制备甲醇。
甲烷直接部分氧化制备甲醇的关键技术还是催化剂,常见的催化剂目前主要是过渡金属的氧化物。
例如陈立宇,杨伯伦等采用V2O5为催化剂,在发烟H2SO4中进行了甲烷液相选择性氧化的研究。
V2O5催化甲烷液相部分氧化反应遵循亲电取代机理,反应为一级反应,甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸甲酯,后者进一步水解得到甲醇。
甲烷转化率可达54.5%,选择性45.5%。
王利娟等研究了CoM004负载Mo-V-Cr-Bi氧化物催化剂上甲烷部分氧化反应,发现反应存在一转折温度,当反应温度低于此温度时,CO是主要产物,氧化产物中甲醇的选择性低于20%,而当反应温度高于此温度时,CO的选择性大大降低,而CO2的选择性大大升高,主要产物变为CO2,甲醇的选择性降为0。
在甲烷首先转化生成醋酸甲酯,醋酸甲酯水解生成甲醇。
在压力0.1MPa、温度267-280℃下,甲烷转化率为26.61%,目的产物选择性97.26%。
(2)甲烷和水合成甲醇。
甲烷和水直接合成甲醇和H2,具有天然气资源和清洁氢能源综合开发利用的应用价值。
桑丽霞,钟顺和在固定床环隙反应器中,150℃下,MoO3-TiO2/SiO2为催化剂光催化气相甲烷和水合成了目的产物甲醇和H2,甲醇选择性达87.3%。
二、甲烷制备低碳烯烃(1)甲烷部分氧化制备烯烃。
甲烷化催化剂的综述院系：专业班级：学号：姓名：指导老师：关于甲烷化催化剂的一些探讨概念：1、甲烷化：2、甲烷化工艺的发展目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。
这次自己找了十几篇文章来谈论一下。
主题：1、低温甲烷化催化剂的工业应用低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。
该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。
由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。
2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。
采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。
结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。
其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。
3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符.与浸渍法相比, 共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点:( 1) 产率高;( 2) 性能稳定;( 3) 抗积碳性好;( 4) 反应温度及活化能更低;( 5) 产物成分单一.利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值. 4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响近年来, 中国天然气市场需求急剧增加, 制取合成天然气的工业投资项目增多, 对于合成甲烷反应过程的研究逐渐得到重视。
甲烷转化催化剂使用技术资料 转化催化剂使用技术 讲 座
西 南 化 工 研 究 设 计 院 四 川 天 一 科 技 股 份 有 限 公 司 1
目 录 前 言 Ⅰ 转化催化剂的装填及蒸汽钝化 Ⅱ 转化催化剂还原技术要求 Ⅲ 转化催化剂运转中活性与强度损伤原因分析 2
前 言 自七十年代后我国相继引进和建设了一大批大、中型合成氨装置，这批装置与国内其它中、小型厂相比，具有技术先进、能耗低、经济效益高的特点，如80年代初引进的以AMV工艺为主体的河南中原化肥厂总能耗可减少到29.7GJ/T氨，采用美国S·F布朗公司的深冷净化法的涪陵816厂、锦西化肥厂、合江化肥厂、新疆乌石化厂等总能耗为29.9 GJ/T氨。但与先进国家相比差距仍比较大。占我国合成氨总产量的60%的中、小型厂基本上仍使用60年代的技术。七十年代初引进的十二套大型合成氨厂能耗仍徘徊在40 GJ/T氨，这些厂设备需要更新，还需要及正在引进部分先进技术进行节能改造。 转化炉是合成氨厂、制氢厂的关键设备，其投资高，能量损失大，转化工段能量损失占总能耗的50%以上，因而节能措施很大部分集中在一段转化炉，如降低一段炉H2O/C，回收烟气余热，将一段炉由外供热式改造为换热式，与节能工艺想适应的新型节能转化催化剂的研制等。 采用先进节能工艺对企业进行改造的同时，应充分发挥现有企业的生产能力，挖潜革新，使装置作到稳定、长周期运行，实现降低能耗及生产成本，提高氨生产能力的目标。 转化催化剂的使用性能直接影响氨厂的运转率，而且会影响转化炉管及设备的寿命，使催化剂处于最佳性能状态，是保证氨厂、制氢厂长周期稳定运转，提高经济效益的重要手段。 本讲义拟从催化剂的装填及催化剂的氧化还原等两个关键操作步骤探讨如何使催化剂处于最佳性能状态。 本讲义的各章节是独立的，并无相互关连，敬请参考阅读。 3
Ⅰ 转化催化剂的装填与蒸汽转化 一、 转化催化剂的装填 目前一些氨厂（包括大型氨厂）因转化催化剂装填质量差而影响转化工段的工艺指标，转化炉管出现热斑、热管，甚至被迫全系统停车的事例时有发生。 例如：某厂装填完一段转化催化剂后，提供的压力降测试结果偏差在-20%～+20%之间的炉管数占炉管总数的1/4（要求不超过5%）。开车后，一段出口组份中CH4含量超标，被迫将出口温度提高10～15℃操作。运转半年左右接近十分之一的炉管出现花斑，停车将这部分炉管的催化剂更换后，整炉催化剂的活性比该厂开工以来任何一炉催化剂（包括同型号催化剂）活性好。表明催化剂本身的活性好，且在重新还原后催化剂的活性得以发挥。运转初期出现的问题是由于催化剂装填质量差造成。 1. 因装填质量差影响转化工段运转的原因分析 （1）转化催化剂的装填应以实际的气流分布均匀为准 一段转化催化剂装填在数百根垂直悬挂的转化管中，装填以保证气体能够均匀地分配到各转化管为目的。尽管在每根炉管内装入了相同体积、相同重量的催化剂，若各炉管相同高度催化剂装填均匀度相差较大，同样不能保证运转中气流分布均匀。 工业装置在催化剂装填完毕后，一般用逐个向管内通入固定压力空气的方法来测定各炉管的压力降，以全部炉管之间压力降的偏差在±3％～5%以内作为考核装填质量的标准，所测得的压力降并不是各转化管的实际压力降数值，且工厂尚未开工，空气的压力与实际操作压力偏离较大，此压力降仅代表各炉管之间压力降的相对值。所以保证实际的气流分布均匀是十分重要的。 工厂在进行转化催化剂装填时常常忽略了一段转化炉管实际直径小，长度长（约10～12米），使得不同炉管相同高度催化剂装填很难作到一致的特点。有时测得压力降的偏差均在指标范围内，运转后气流分布仍然不均匀，其原因是转化管不同高度上所装催化剂的松紧程度不同仍可保证空气检查时总的压力降相同。当投入正常运转，气体体积及空速增加时，由于相同高度上催化剂的松紧程度不同，实际的压力降是不同的，从而影响气流分布。为保证实际的气流分布均匀，采取分层装填、分层检查，以确保转化管在相同高度上有基本相同的空隙率和压力降。同时应注意压力降测试时，孔板前压缩空气的压力（一次压力）维持恒定并尽量采用较高的压力。在相同基准条件下，测得的压力降相对值才能比较真实的反映催化剂装填的均匀程度。 4
（2） 催化剂装填不均匀会影响转化工段的运转 催化剂装填不均匀，在装填运转初期就会对转化工段的运转有影响。 在催化剂进行活化（还原）时，装填不均匀的炉管颜色与正常炉管颜色有差别，同一根炉管可能颜色深浅不同，反应量、反应速度均不同。局部地区反应量少，吸热量少，在外部供热相同情况下，炉管颜色发红出现热斑，若装填不慎，堵塞了尾管或催化剂支承板上的孔以及装填时催化剂下落高度高而引起催化剂破碎，炉管内气体流量受到限制，反应不能正常进行，整根反应管管壁温度升高，出现热管。 热斑、热管不但会影响正常的转化过程，而且会造成局部超温，使催化剂的活性、强度受到损伤。对炉管寿命带来不利影响，额外的温差应力会缩短炉管的寿命。对于活性、强度已受到损伤的催化剂，抵抗硫等毒物中毒的能力减弱，在一定条件下容易被硫中毒，且结碳反应容易发生，严重时将迫使装置停车。 有时装填不均匀程度在催化剂活化阶段表现不明显（或未注意观察），当运转时的操作条件突变时，如温度、压力调节速度过快；原料气组份波动；原料气硫含量增高或脱硫效果差；入口H2O/C比瞬间失调等就会明显地表现出来。首先出现部分转化管花斑，甚至热带，进而工艺指标不能达到要求，转化气组份中的CH4含量增加。所以稳定操作亦是保证装置长周期运转的必要条件。 2. 转化催化剂的装填质量是运转中充分发挥催化剂性能，延长催化 剂使用寿命及炉管寿命的关键。 转化催化剂的装填是一项十分重要、细心和严格的工作。需要把握好每一关键步骤。催化剂装填应注意下述要点。 （1）转化催化剂的装填质量应以实际气流分布均匀为检验的标准。 （2） 实际装填时松紧程度差距较大（约10～15%），且炉管内径有微小的差异，所以装填时应以重量为主，兼顾高度，需规定装填高度的误差范围。 （3） 分层装填、分层检查，以使转化管在相同高度上有基本相同的空隙率和压力降。 （4） 要保证催化剂不得在0.5米以上高度自由下落，使装入的催化剂保持完整的颗粒。 （5） 催化剂装填完毕后，进行压力降测定时应保证空气有足够的压力及流量，以产生与操作压力降近似的压力降，并需在空气压力稳定的条件下进行测量。
二、转化催化剂的氧化 5
1. 氧化对催化剂性能的影响 氨厂用水蒸汽作为转化过程的重要工艺气，同时以水蒸汽作为转化催化剂的氧化介质，在装置停车时，水蒸汽使催化剂缓慢氧化成一层钝化膜，阻止还原镍被进一步深度氧化，对催化剂起保护作用。在装置开车时水蒸汽作为升温介质使催化剂升温到活化温度，对催化剂同时进行了氧化。 转化催化剂的活性组份金属镍与水蒸汽接触，发生下述氧化反应： Ni + H2O = NiO + H2 + 2.56 KJ/mol 氧化反应较缓和而且反应热较小，不易超温，所以几乎所有的氨厂均选用蒸汽作为氧化介质进行转化催化剂的升温和钝化操作。 氧化反应的速度随压力的提高、温度的增加以及氧化剂浓度的提高而迅速增加。 水蒸汽对转化催化剂有不利的影响。 （1） 水蒸汽会影响催化剂的结构，加速催化剂的老化，促进催化剂因化学组成及物理结构的改变而使催化活性丧失，用水蒸汽处理催化剂时，催化剂的孔容积减小，孔径明显增大，比表面迅速减小，催化剂的活性降低，催化剂发生了熔结过程，高温加速了这一过程。由实验可知，在750℃下长期用水蒸汽处理，则细孔完全消失，逐渐变成粗孔催化剂。 水蒸汽氧化金属Ni所生成的NiO会与载体Al2O3作用生成无活性及难还原的镍铝尖晶石（NiAl2O4），它甚至能使催化剂失活。 生成尖晶石的量随着加热温度的提高及氧化剂浓度的增加而增加，开始生成尖晶石的温度与载体制备条件及Al2O3晶型结构有关，载体热处理温度越高，越不易生成尖晶石。γ- Al2O3与NiO在400℃时已开始生成镍铝尖晶石，而在1200～1400℃制成的α- Al2O3
载体到800℃时还未生成尖晶石。
通常要在900～1000℃ NiAl2O4才能被彻底还原，在一般工业管式炉要实现这样高的还原温度是困难的。 （2） 水蒸汽对转化催化剂的还原有不利影响，当用水蒸汽进行催化剂的升温还原时所获得的镍表面仅为用于H2还原时的一半。但大量的水蒸汽能够提高催化剂层内还原气的流速，对气流均匀分布在各转化管内有促进作用；水蒸汽和H2共同存在时，对脱除转化催化剂所含微量毒物有利。因此在工业装置中，转化催化剂的活化大部分仍采用水蒸汽、天然气混合气为介质。 （3） 高温条件下，水蒸汽的存在促进了活性Ni因生成Ni(OH)2化合物而挥发流失。 6
2 工厂使用实例分析 例一、某厂在转化催化剂蒸汽升温到转化出口温度约780℃时，由于原料气供应不足，不具备催化剂活化条件，催化剂在蒸汽气氛中，出口温度780～800℃条件下停留6小时，原料气供应恢复后进行催化剂还原，在投料2小时后转化气出口组分中CH4含量仍高达50%以上（正常情况，还原进行1小时，转化出口CH4含量可降到0.5%左右）。将转化出口温度提高到820℃；还原再进行5小时，转化出口CH4含量始降为2.4%。 原因分析：高温水蒸汽条件改变了部分催化剂的微观结构及化学组成，使催化剂活性受到损伤。因此还原反应及转化反应的速度缓慢。（活性镍表面减少）提高还原温度，延长还原时间可使催化剂组成中被还原的金属Ni的数量逐渐增加，催化剂的活性逐渐恢复。 例二、某厂在一段转化催化剂正常运转1.5年进行计划停车时，在原料天然气切除后，停车7天中继续向转化管通入设计量50%的蒸汽，保留部分烧咀（占总数的1/3），此期间一段炉出口温度约为600℃，重新开车后，一段转化出口CH4含量超指标，由停车前的8～9%增加为13～14%，运转一月后被迫停车更换催化剂。 卸出催化剂外观：颗粒大部分完整，呈黑灰色，部分呈兰绿色。 事故原因分析：催化剂经长时间高温蒸汽处理被熔结。随着熔结时的温度增加及熔结时间的加长，催化剂的化学吸附能力（用以衡量催化剂的活性）减弱，比表面迅速降低，活性降低。 对卸出的催化剂样品进行活性测定及理化检验，并与正常运转四年的同类型催化剂进行对比。 活性测定在积分反应器内进行，在压力3.0MPa，空速5000时-1，H2O/C=3.5条件下，测定不同温度时的催化剂活性，温度选取接近催化剂在工业管式炉所处的温区。
表一 卸出催化剂检测结果
催 化 剂 活性测定转化活性测定出口转化气组份（体积%） 比表面
m2/g
