低变催化剂使用寿命的预测
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催化剂全寿命管理制度全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:催化剂是一种常用的化学反应助剂,它能够通过降低反应活化能、提高反应速率等方式加快化学反应过程。
催化剂广泛应用于化学反应、环保技术、能源生产等领域,对提高生产效率和节约能源具有重要作用。
催化剂在长时间使用过程中会出现失活现象,导致其催化活性下降,进而影响反应效果。
对催化剂的全寿命管理制度显得尤为重要。
催化剂的失活主要是由于表面活性位点损失、结构疏松、积碳或被污染等因素造成的。
在使用催化剂的过程中,要加强对其活性位点的保护和修复工作,延长其使用寿命。
建立催化剂全寿命管理制度,对催化剂的选择、使用、维护、检测等方面进行规范管理,可以最大限度地发挥催化剂的作用,提高其使用效率和寿命。
建立催化剂选择制度。
在选择催化剂时,要综合考虑其活性、稳定性、容积效率等因素,选择适合工艺要求的催化剂。
要选择质量可靠的催化剂供应商,确保催化剂的质量和稳定性。
建立完善的催化剂档案,记录催化剂的性能指标、使用条件、维护记录等信息,便于管理和跟踪。
建立催化剂使用管理制度。
在使用催化剂过程中,要遵守操作规程,严格按照操作要求进行操作,防止因操作失误导致催化剂失效。
定期对催化剂进行检测,监测其活性和稳定性,及时发现问题并采取措施处理。
定期对催化剂进行清洗、再生等维护工作,延长其使用寿命。
要做好催化剂的储存和保管工作,防止催化剂受到污染或损坏。
建立催化剂检测评估制度。
定期对催化剂进行检测评估,评估其活性、稳定性和寿命情况,制定相应的管理措施。
根据检测评估结果,及时调整使用方案,延长催化剂的使用寿命。
建立催化剂的失效预警机制,预防催化剂失效造成的生产事故和经济损失。
对失效催化剂进行有效处理,减少环境污染和资源浪费。
建立催化剂技术支持制度。
加强对催化剂相关技术的研究和开发,提高催化剂的活性和稳定性,推动催化剂技术的创新和改进。
建立催化剂技术咨询服务机制,提供催化剂选择、使用、维护等方面的技术支持,为企业提供全方位的技术支持。
一氧化碳的低温变换CO变换的工艺流程主要由原料气组成来决定的,同时还与催化剂、变换反应器的结构,以及气体的净化要求有关。
目前低温变换主要是串接在中温变换催化剂后作为一氧化碳深度变换的。
而入口一氧化碳含量5%-8% , 最高使用温度不超过300℃。
中变串低变流程一般采用两种方法,一是中变炉外加低变炉, 另一种为变换炉中一二层用中变触媒, 三层使用低温触媒。
两种方法都使系统出口一氧化碳含量降至1%左右, 起到稳定生产、增产节能之效果。
1.中(高)变-底变串联流程采用此流程一般与甲烷化脱除少量碳氧化物相配合。
这类流程先通过中(高)温变换将大量CO变换达到3%左右后,再用低温变换使一氧化碳含量降低到0.3%-0.5%,。
为了进一步降低出口气中CO含量,也有在低变后面串联一个低变的流程。
当CO含量较高时,变换气一般选择在炉外串低变;而一氧化碳含量较低时,可选择在炉内串低变。
中串低流程中要主要两个问题,一是要提高低变催化剂的抗毒性,防止低变催化剂过早失活;二是要注意中变催化剂的过度还原,因为与单一的中变流程相比,中串低特别是中低低流程的反应汽气比下降,中变催化剂容易过度还原,引起催化剂失活、阻力增大及使用寿命缩短。
2.全低变流程中(高)变-低变串联流程操作繁琐,设备增加,特别是特殊材料阀门的选用给管理带来了许多不便。
使用全低变变换催化剂代替原Fe-Cr系中变催化剂,在低温下完成变换即可克服以上两种工艺的缺点,又能达到理想的目的。
全低变工艺采用宽温区的钴钼系耐硫变换催化剂,主要有下列优点。
(1)催化剂的起始活性温度低,变换炉入口温度及床层热点温度低于中变炉入口及热点温度100-200℃。
这样,就降低了床层阻力,缩小了气体体积约20%,从而提高了变换炉的生产能力。
(2)变换系统处于较低的温度范围内操作,在满足出口变换气中CO含量的前提下,可以降低入炉蒸汽量,使全低变流程的蒸汽消耗降低。
使用全低变变换催化剂代替原。
全球主要炼油催化剂的发展现状及发展趋势展望摘要:严格的燃料质量标准和向低硫燃料的转变将推动炼油行业的重大升级。
这会对炼油催化剂产生积极影响。
根据全球市场洞察力公司的数据,到2025年,全球炼油催化剂的市场规模将超过55亿美元。按领域划分,预计到2025年底,流化催化裂化催化剂将覆盖整个市场的三分之二以上。按材料种类划分,预计到2025年,金属基产品将占据超过30%的市场份额。沙特阿拉伯是炼油催化剂的主要市场,到2025年末,其价值可能超过1.8亿美元。
在催化剂市场中占据重要地位的公司包括BASF,JohnsonMatthey,Axens,Clariant,HaldorTopsoe,WRGrace,Shell,UOP,Honeywell,Albemarle等。
关键词:炼油催化剂;发展现状;发展趋势;展望引言炼油催化剂具有多个种类,发展情况以及石油化工的发展情况与人们的生产生活都密切相关,在国外炼油催化剂制造业的技术方面逐步开始得到突破性的进展。
对炼油催化剂的工业现状进行分析,研究炼油产业在炼油产业化的过程中扮演的重要角色,介绍各种炼油催化剂的主要效果以及具体发展前景,当前城市化进程进一步加快,我国在炼油产业技术方面,与西方发达国家相比具有一定的劣势,在原有产业方面的要求也比较苛刻,伴随当前研发力度进一步加大,原油市场逐步革新,一些新的催化剂也会相继产生,为炼油产业的发展提供较大的帮助。
1全球主要炼油催化剂1.1清洁燃料专用催化剂当前,在国际上各个国家对于汽油质量升级技术的研究都在不断推进,而且FC汽油质量升级技术在很多国家都得到了广泛的应用。
如美国将预处理与后处理进行了融合应用,以此来进行FCC汽油品质的增强与提升,在美国大约占60%~75%的炼厂选用FCC汽油后加氢处理技术,实现了对TierⅢ标准产品的改进,除此之外,多数炼厂都运用预处理技术,处理后在进行FCC汽油的后处理,如此就能够有效降低FCC汽油因全馏分加氢而导致辛烷值损失的发生率。
合成氨复习题(1)复习题第1章烃类蒸汽转化第⼆章重油部分氧化从化学热⼒学分析析炭发⽣:只有在转化管进⼝的⼀段位置可能析炭实际⽣产中温度的提⾼受到限制:①催化剂耐热温度②反应管材质耐⾼温③烃类分解发⽣热裂解导致析碳实际⽣产中温度的控制指标:①⼀段转化炉出⼝:800 ℃,甲烷含量10%;②⼆段炉出⼝:1000 ℃,甲烷含量<0.5% ⼯业⽣产对转化催化剂的要求:①活性⾼:催化剂活性愈⾼,转化速度越快,可增加空速,从⽽提⾼设备的⽣产效率;同时,⾼活性催化剂可从动⼒学上减少析碳的发⽣;②抗析碳:烃类,特别是⽯脑油蒸汽转化,最容易在床层⼊⼝1-3⽶处析碳;采取的措施是在催化剂研制上想办法,如英国ICI46-1催化剂,向催化剂中加⼊钾碱,在转化反应过程中,钾碱可缓慢释放,分布在催化剂表⾯上中和酸性中⼼,抑制⾮均相积碳。
③稳定性蒸汽转化操作条件苛刻,催化剂长期处在⽔蒸汽和⾼的氢分压、⾼的⽓体流速下,活性不随时间⽽衰退。
⽬前,转化催化剂的使⽤寿命⼀般为5年,使⽤终期和初期相⽐,活性衰退⼀般左右。
④⾼强度:转化条件苛刻,⽣产中⼯况波动,转化管震动,管内⽓体流速很⾼,从⽽导致对催化剂冲刷、腐蚀。
这都要求催化剂具有较⾼的强度,耐压碎、耐膨胀、耐磨蚀,否则催化剂粉化,造成床层阻⼒增加。
⑤合理的⼏何形状:从提⾼催化剂内表⾯利⽤率、减少床层阻⼒等⽅⾯考虑,都要求催化剂有合理的⼏何形状;⽬前,转化催化剂多做j成环状。
催化剂的成分:活性组分载体助催化剂此外,还常加⼊润滑剂、扩孔剂等。
催化剂的制备:①共沉淀法②浸渍法活性组分:在元素周期表中,第Ⅷ族过度元素对烃类蒸汽转化反应都有催化作⽤;贵⾦属钌Ru、铑Rh、钯Pd、铱Ir、铂Pt的活都⾼于镍Ni,但从性能和经济⽅⾯考虑,活性组分,镍为最佳,所以镍是⽬前⼯业上唯⼀的活性组分。
NiO为制备催化剂最主要活性成份,含量以4-30%为宜。
助催化剂:为了提⾼镍的活性及稳定性,可添加助催化剂来达到抑制镍晶粒熔融过程,防⽌镍晶粒长⼤,从⽽使其有较⾼的稳定活性,延长使⽤寿命,并增加抗析碳能⼒。
浅谈变换催化剂和变换炉的选择摘要:变换工艺根据所选用的催化剂是否耐硫,将变换工艺分为耐硫变换和非耐硫变换工艺。
变换反应的顺利进行主要取决于两方面的因素,催化剂和变换炉。
本文通过介绍不同类型变换催化剂和变换炉的发展、应用及优缺点,为广大化工同行在变换催化剂和变换炉的选择上提供帮助。
关键词:变换工艺;变换催化剂;变换炉1变换催化剂的选择通常使用的催化剂有高温变换催化剂、低温变换催化剂和宽温耐硫变换催化剂。
1.1高温变换催化剂高温变换催化剂其活性相是由Fe2O3部分还原得到的Fe3O4。
在实际应用过程中,高温烧结导致Fe3O4表面积下降,引起活性的急剧下降,造成纯Fe3O4的活性温区很窄,耐热性很差。
因此常加入结构助剂提高其耐热性,防止烧结引起的活性下降。
由于铁铬系高温变换催化剂中铬是剧毒物质,造成在生产、使用和处理过程中对人员和环境的污染及毒害,但工业化与应用业绩较少。
高温变换催化剂的粉化是它的一个主要问题。
催化剂的更换往往不是由于活性丧失,而是由于粉化造成过大的压差。
部分催化剂的粉化,引起气流不均匀,也将导致转化率下降。
蒸汽消耗较高,有最低水气比要求,要求变换入口水气比在1.4以上,变换后的水气比应大于0.8,导致过剩蒸汽冷凝量过多、能耗增加,不宜选用。
1.2低温变换催化剂低变催化剂的最大特点就是活性温度低,在200~260℃的范围内,变换反应就能迅速进行。
低变催化剂对硫化物极为敏感,由于生成铜盐而永久性中毒。
氯或氯离子也引起永久性中毒,这是由于催化剂发生结晶而引起的。
另外,原料气中的不饱和烃可能在催化剂表面析炭或结焦。
1.3宽温耐硫变换催化剂钴钼系耐硫宽温变换催化剂具有很高的低温活性,它比铁系高温变换催化剂起活温度低100~150℃,甚至在160℃就显示出优异的活性,与铜系低温变换催化剂相当,且其耐热性能与铁铬系高温变换催化剂相当,因此具有很宽的活性温区,几乎覆盖了铁系高温变换催化剂和铜系低温变换催化剂整个活性温区。
烟气脱硝用膨润土、电气石基催化剂化学寿命测试方法随着环境保护意识的增强和对空气质量的关注度不断提高,烟气脱硝技术作为减少大气污染的重要手段,受到了广泛关注。
而对于烟气脱硝催化剂的化学寿命测试方法更是备受研究者关注的焦点之一。
本文将结合膨润土和电气石基催化剂两种常见的烟气脱硝催化剂,探讨其化学寿命测试方法。
一、膨润土基脱硝催化剂的化学寿命测试方法膨润土作为一种常见的脱硝催化剂,在烟气脱硝过程中起到了重要作用。
其化学寿命测试方法主要包括以下几个步骤:1. 催化剂的制备首先需要制备膨润土基脱硝催化剂,在实验室条件下进行催化剂的合成和制备工作。
这包括原料的采购、制备工艺的优化等环节。
2. 催化活性测试在制备好的催化剂样品上进行催化活性测试,可以采用循环流化床反应器等设备进行实验。
测试催化剂在一定条件下的脱硝效率、活性等参数。
3. 化学寿命测试将经过催化活性测试的催化剂样品放入模拟烟气环境中,通过模拟实际工况的方式对催化剂进行化学寿命测试。
测试时间、温度、压力等条件需要根据实际情况进行调整。
4. 数据分析与结果验证对测试得到的数据进行分析,验证膨润土基脱硝催化剂的化学寿命。
并通过对比实验结果与预期值进行验证。
二、电气石基脱硝催化剂的化学寿命测试方法除了膨润土基脱硝催化剂外,电气石基脱硝催化剂也是常见的一种。
其化学寿命测试方法可以总结为以下几点:1. 催化剂的合成首先需要合成电气石基脱硝催化剂样品,包括原料的选择、化学合成工艺的优化等环节。
确保制备的催化剂符合实验要求。
2. 表征分析对合成的催化剂样品进行表征分析,包括X射线衍射、扫描电镜等技术手段。
确定催化剂的结构、形貌等特征。
3. 催化性能测试利用相应的实验装置对电气石基脱硝催化剂的催化性能进行测试,包括脱硝效率、稳定性等参数。
4. 寿命测试在实验室条件下,通过模拟烟气环境对电气石基脱硝催化剂进行化学寿命测试。
测试得到的数据将作为评价催化剂性能的重要依据。
一氧化碳变换反响工艺流程一氧化碳变换流程有很多种,包含常压、加压变换工艺,两段中温变换(亦称高变)、三段中温变换(高变)、高 -低变串连变换工艺等等。
一氧化碳变换工艺流程的设计和选择,第一应依照原料气中的一氧化碳含量高低来加以确立。
一氧化碳含量很高,宜采纳中温变换工艺,这是因为中变催化剂操作温度范围较宽,使用寿命长并且价廉易得。
当一氧化碳含量大于 15%时,应试虑将变换炉分为二段或多段,以使操作温度靠近最正确温度。
其次是依照进入变换系统的原料气温度和湿度,考虑气体的预热和增湿,合理利用余热。
最后还要将一氧化碳变换和剩余一氧化碳的脱除方法联合考虑,若后工序要求剩余一氧化碳含量低,则需采纳中变串低变的工艺。
一、高变串低变工艺当以天然气或石脑油为原料制造合成气时,水煤气中CO含量仅为 10%~13%(体积分数),只要采纳一段高变和一段低变的串连流程,就能将 CO含量降低至0.3%,图 2-1是该流程表示图。
图 2-1一氧化碳高变 -低变工艺流程图1-废热锅炉2-高变炉3-高变废热锅炉4-预热器5-低变炉6-饱和器7-贫液再沸器来自天然气蒸气转变工序含有一氧化碳约为13%~15%的原料气经废热锅炉1降温至 370℃左右进入高变炉 2,经高变炉变换后的气体中一氧化碳含量可降至3%左右,温度为 420~440℃,高变气进入高变废热锅炉3及甲烷化进气预热器 4 回收热量后进入低变炉 5。
低变炉绝热温升为 15~20℃,此时出低变炉的低变气中一氧化碳含量在 0.3%~0.5%。
为了提升传热成效,在饱和器6中喷入少许软水,使低变气达到饱和状态,提升在贫液再沸器7中的传热系数。
二、多段中变工艺以煤为原料的中小型合成氨厂制得的半水煤气中含有许多的一氧化碳气体,需采纳多段中变流程。
并且因为来自脱硫系统的半水煤气温度较低,水蒸气含量较少。
气体在进入中变炉以前设有原料气预热及增湿装置。
此外,因为中温变换的反响放热多,应充足考虑反响热的转移和余热回收利用等问题。
国内外高职院校招生制度对比研究2014年9月国务院发布《关于深化考试招生制度改革的实施意见》,其中指出,到2020年,基本建立中国特色的现代教育考试招生制度,形成分类考试、综合评价、多元录取的考试招生模式。
这一意见的提出,将招生考试改革又一次推到了大众面前,引发了广泛的讨论。
与此同时,美国、德国、加拿大等发达国家的招生制度也在不断地发展和完善,我们在思考自身的同时,也可以比较各国的招生制度,通过分析研究促进我国教育招生制度的改革。
标签:高职院校;招生制度改革;国内外对比高校招生制度改革一直是一个热门话题,高校招生制度的优劣直接影响了整个教育体系,高职院校作为高校的一部分,在招生制度的改革中也起着举足轻重的作用。
近年来,高职院校的招生制度随着我国高考制度的改革也一直在调整着,无论从招生方式、考试内容还是管理办法方面,都进行了很大的改革。
一、我国高职院校招生制度的改革及现行招生制度1.我国招生制度的历史沿革我国古代选拔人才的方式可以追溯到秦朝以前的“世卿世禄”制度,直到隋唐年间,随着改革的深入,形成了比较完善的科举制,科举制又经过历次改革,一直沿用到清朝灭亡,但是这些制度主要都是古代为统治者选拔人才服务的,古代的学校数量稀少,学生大都是家境宽裕以及有一定文化程度的,这也体现了当时考试制度的缺失。
直到新中国成立后,我国才逐步建立起了全国统一的招生制度,虽然有一定的弊端,但是当时国家亟须人才,统一的招生考试的确在一定时间内为国家解决了一部分困难。
后来由于“文化大革命”影响,高考制度暂停了一段时间,直到1976年才正式恢复,恢复后的高校仍然主要是通过高考的形式选拔学生,但是高考的内容一直有小的变动,比如英语课程的加入等。
到了21世纪,随着学校数量的增多,考生生源的扩大,不同省份学校、生源的差异越来越明显,部分省份对高考试卷采用自主命题的方式,其他省份还是沿用全国高考卷。
2003年,教育部开始推行自主招生,结束了此前高校只能在每年同一时间通过高考选拔学生的历史,这次改革可以说是比较大的改变,也有很深远的影响。
一氧化碳变换概述一氧化碳的变换是指煤气借助于催化剂的作用,在一定温度下,与水蒸气反应,一氧化碳生成二氧化碳和氢气的过程。
通过变换反应既除去了煤气中的一氧化碳,又得到了制取甲醇的有效气体氢气。
因此,变化工段既是转化工序,又是净化工序。
前工段来的煤气中,一氧化碳含量高,通过变换反应以后,要求达到工艺气体中的CO/H2约为2.05~2.1的关系,以满足甲醇合成的要求。
一氧化碳变换反应是在催化剂存在的条件下进行的,是一个典型的气固相催化反应。
60年代以前,变换催化剂普遍采用Fe-Gr催化剂,使用温度范围为350~550℃,60年代以后,开发了钴钼加氢转化催化剂和氧化锌脱硫剂,这种催化剂的操作温度为200~280℃,为了区别这两种操作温度不同的变换过程,习惯上将前者称为“中温变换”,后者称为“低温变换”。
按照回收热量的方法不同,变换又可分为激冷流程和废锅流程,冷激流程中,冷激后的粗原料气已被水蒸气饱和,在未经冷却和脱硫情况下直接进行变换,因此,两种流程按照工艺条件的不同选用不同的催化剂,激冷流程采用Co-Mo耐硫变换催化剂,废锅流程采用Fe-Cr变换催化剂。
第一节变换反应原理变换过程为含有C、H、O三种元素的CO和H2O共存的系统,在CO变换的催化反应过程中,除了主要反应CO+H2O=CO2+H2以外,在某种条件下会发生CO分解等其他副反应,分别如下:2CO=C+CO22CO+2H2=CH4+CO2CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O这些副反应都消耗了原料气中的有效气体,生成有害的游离碳及无用的甲烷,避免副反应的最好方法就是使用选择性好的变换催化剂。
一、变换反应的热效应一氧化碳变换反应是一个放热反应,CO+H2O=CO2+H2+41kJ/gmol反应的热效应视H2O的状态而定,若为液态水,则是微吸热反应,若是水蒸气,则为放热反应。
变换反应的反应热随温度的升高而降低,具体反应热列表如下:表1 CO+H2O=CO2+H2的反应热温度℃25 200 250 300 350 400 450 500 550 △HkJ/gmol 41 39.8 39.5 39 38.5 38 37.6 37 36.6压力对变换反应的反应热影响较小,一般不做考虑。
化学反应中催化剂的选择与判断催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质,这种物质可以使化学反应在较低的温度和能量下进行,从而节省了不少生产成本。
在不同的化学反应中,催化剂的选择是十分关键的,催化剂的性质、反应机理和物理化学特性都会影响催化剂的选择。
一、催化剂的分类化学物质中,催化剂有很多种类,大体上可分为两类:质量型和表面型两种。
1、质量型催化剂质量型催化剂是指催化剂与反应物在反应中一起消失,往往脱离产物且不参与产物的生成。
常见的质量型催化剂有氧化剂、还原剂等。
举个例子:二氧化碳与琥珀酸钠反应,加入硝酸为质量型催化剂。
2、表面型催化剂表面型催化剂是指催化剂与反应物在表面上相互作用,催化剂不参与反应,而转化为反应物生成产物。
常见的表面型催化剂有金属、氧化物、酸类、碱类等。
举个例子:汽车尾气中NOx 的净化利用,其中若采用铜物质作为催化剂,则铜表面上产生的空位有利于NOx 分子不断地吸附在表面,方便其与NO进行反应。
二、催化剂的选择催化剂的选择需要考虑以下几点:1、反应物的性质催化剂与反应物相互作用需要考虑到反应物,不同反应物对催化剂的激活度有很大的差异,对催化剂的寿命也有很大的影响。
选择催化剂时需要考虑反应物的性质和催化剂对该性质的反应能力。
2、反应类型和反应条件不同反应类型和反应条件下,催化剂的选择会有些不同。
例如,在高温反应中,需要一种能承受高温作用的催化剂,同时,还需要能够“吸附”反应物因此需要Surface类型的催化剂;在常温条件下,常见的碱性固体催化剂就可以使用。
3、催化剂的稳定性和寿命催化剂的稳定性和寿命对反应的效果及经济性都会有很大的影响。
因此,在选择催化剂时需要考虑其寿命、对环境友好度等等因素。
三、判断催化剂的效果做出选择后,还需要对催化剂的效果进行评估和监测。
最基本的方法是通过反应过程中的温度、反应速率等参数来计算催化剂的效果。
此外,可以通过如XRD、TEM等一些结构晶体学手段来观察、验证催化剂的结构和成分,了解催化剂的变化,预测催化反应进程等等。
低温催化剂与高温催化剂能耗以低温催化剂与高温催化剂能耗为标题的文章近年来,随着工业化进程的加快,催化剂在化工领域的应用越来越广泛。
催化剂可以提高化学反应速率,降低反应温度和能耗,从而有效提高生产效率和降低生产成本。
而在催化剂中,低温催化剂和高温催化剂是常见的两类,它们在能耗方面有着不同的特点和应用场景。
低温催化剂是指在相对较低的温度下即可实现有效催化反应的催化剂。
相较于高温催化剂,低温催化剂具有以下优势。
首先,低温催化剂能够降低反应温度,减少能源消耗。
在一些需要高温条件下进行的反应中,低温催化剂可以将反应温度降低到相对较低的水平,从而节省能源。
其次,低温催化剂可以实现更高的反应选择性。
在较低的温度下,反应物分子的能量较低,选择性较高,可以避免或减少副反应的发生,提高产品纯度。
此外,由于低温催化剂的反应温度较低,反应速率较慢,可以更好地控制反应过程,提高产品质量。
然而,低温催化剂也存在一些局限性。
首先,低温催化剂的催化活性较低,需要较长的反应时间。
由于反应温度较低,反应速率相对较慢,需要更长的反应时间才能达到理想的转化率。
其次,低温催化剂对于某些高温反应具有一定的限制。
由于反应温度较低,某些高温反应可能无法在低温催化剂的条件下进行,限制了其应用范围。
与低温催化剂相对应的是高温催化剂。
高温催化剂是指在相对较高的温度下才能实现有效催化反应的催化剂。
相较于低温催化剂,高温催化剂具有以下特点。
首先,高温催化剂的催化活性较高,反应速率较快。
由于反应温度较高,反应物分子的能量较高,反应速率相对较快。
其次,高温催化剂适用于某些需要高温条件下进行的反应。
在一些高温反应中,高温催化剂可以提供所需的反应温度和催化活性,实现有效的反应转化。
此外,高温催化剂的催化剂载体稳定性较高,能够承受较高的工作温度,具有较长的使用寿命。
然而,高温催化剂也存在一些问题。
首先,高温催化剂需要较高的反应温度,消耗能量较多。
在一些需要高温条件下进行的反应中,高温催化剂需要提供所需的高温能量,从而消耗较多的能量资源。
一氧化碳变化反应催化剂一氧化碳变换反应无催化剂存在时,反应速率极慢,即使温度升至700°C以上反应仍不明显,因此必须采用催化剂。
一氧化碳变换催化剂视活性温度和抗硫性能的不同分为铁铬系、铜锌系和钴钼系三种。
一、铁系催化剂1.催化剂的组成和性能以Fe3O4为主相的铁系催化剂因为单纯的Fe3O4在操作温度(温度区间在300~470C,常称为中温或高温)下,由于结晶颗粒的长大而很快失活,因此在催化主相中加入一定量的结构性助催化剂。
工业上较为成功的助催化剂主要有Cr2O3,因此铁系催化剂也称为铁铬中(高)变催化剂。
铁铬系催化剂其化学组成以Fe2O3为主,促进剂有Cr2O3和K2CO3,活性组分为Fe3O4,开工时需用H2或CO将Fe2O3还原成Fe3O4才有催化活性,适用温度范围300〜550C。
传统的铁铬中变催化剂的结构性助催化剂Cr2O3的含量一般为7%〜12%,此外为了改善催化剂的催化活性还添加助催化剂如K+等。
该类催化剂称为中温或高温变换催化剂,因为温度较高,反应后气体中残余CO含量最低为3%〜4%。
如要进一步降低CO残余含量,需在更低温度下完成。
国产中温变换催化剂的性能参数见表1。
为了改善催化剂的使用性能,国内外开发了一系列铁系催化剂。
①低铬型铁铬中变催化剂。
由于Cr2O3对于人体和环境具有毒害作用,为了减少Cr2O3对人体和环境的影响而开发的低铬型铁铬中变催化剂,主要型号有:B112、B116、B117等,其铬含量一般在3%〜7%范围内。
②耐硫型铁铬中变催化剂。
为了适应中国中小化肥企业的国情,改善铁铬中变催化剂的耐硫性能,通过添加铝等金属化合物来提高催化剂的耐硫性能,主要型号有:B112、B115、B117等。
③低水汽比铁铬中变催化剂。
为了改善铁铬中变催化剂对水汽比的适应性,特别是节能型烃类蒸汽转化流程(水碳比小于2.75)通过添加铜促进剂,改善了铁铬中变催化剂对低水汽比条件的适应性,主要型号有:B113-2等。
低变催化剂使用寿命的预测王绍贵摘要介绍一炉低变催化剂使用寿命的成功预测,探讨影响低变催化剂使用寿命的因素:关键词低变催化剂寿命预测.在合成氨生产过程中,所使用的催化剂有八九种之多,且价格昂贵。
因此催化剂的消耗是构成氨成本的一个重要部分。
严格控制运行工艺条件对延长催化剂的使用时间是非常重要的,而对催化剂使用终期的正确判断也是非常关键的。
本文主要介绍在生产管理中探索出的预测低变催化剂使用寿命的一种经验方法,探讨影响低变催化剂使用寿命的因素。
1 正确预测低变催化剂使用寿命的意义一炉正在使用的催化剂,它的使用寿命还有多长,对其作出正确判断的意义是十分重大的。
特别是对于低变催化剂,其价格贵,用量大。
目前日产1000t合成氨装置的一炉低变催化剂价值200万元左右,同时低变催化剂还原时间长.还原载气消耗大(无论是用蒸汽、氮气还是天然气作载气)。
以天然气为载气而言,还原期间载气损失将近70万元,损失最大的还是在还原期间生产无法进行而造成的氨产量损失。
一炉新低变催化剂从升温脱水到还原结束一般需要100h左右,造成的产量损失将高达4000t以上。
因此对低变催化剂使用寿命的正确预测就显得尤为重要。
比如一炉还可以继续使用的催化剂被更换,或提前很长时间就备料,都会造成较大的浪费;反之如果一炉已经到了使用终期的催化剂却没有更换,将会严重地制约生产负荷,甚至会造成装置被迫停车。
一般情况下后者很少出现,因为大部分厂家都是从保险的角度出发,将催化剂提前更换。
2 低变催化剂使用寿命预测2.1 常用低变催化剂使用寿命判定法低变催化剂使用寿命的判定一般是利用出口气体的平衡温距判断其活性,另外,还有CCI推荐的活性因子方法和托普索推荐的TF法。
CCI活性因子法是通过对活性因子K W的计算来对活性的变化进行比较。
K W的计算较简单:K W = S.V+log式中:S.V —气体空速:CO进,C0出,CO平—分别代表低变炉进出口和平衡时的CO含量。
托普索TF法是用TF定量表示催化剂在使用期间活性的变化,TF是一个速率常数的校正因子。
RATE=TF×RATEO式中:RATE一实际反应速率,kmol/h.kg ;RATEO-氐变催化剂本征反应速率,由实验测得。
活性因子法和TF法都只是描述催化剂活性下降的趋势,对催化剂更换没有定量指标,很少直接用于对催化剂使用终点的判断。
催化剂是否更换最终还得借助于生产经验。
2.2 低变催化剂使用寿命经验预测低变催化剂在正常运行过程中与还原过程具有极其相似的热点逐层下移的特点。
热点下移的速度又与催化剂本身的质量,催化剂还原和正常操作过程中的工艺条件有关。
应用低变催化剂这一特点,总结出一种比较适用的,对其使用寿命进行预测的经验。
下面以泸天化厂第6炉低变催化剂为例具体说明。
该炉催化剂是1989年l0月投入使用的,到1993年9月大修时已使用4年。
依据催化剂生产厂家提供的使用年限和其他同类型装置的更换情况,该炉催化剂应该更换。
为避免浪费,对此炉催化剂运行记录进行了认真仔细地分析。
图1-4依次为低变床层温度分布,低变出口CO含量,低变床层阻力,低变床层热点移动趋势图。
从图4可以看出,第1层催化剂基本没有显示出反应活性,这主要是因为催化剂在还原期间脱水和还原后体积缩小,床层下沉,致使第1层只有很少量催化剂所致;第2层催化剂活性持续时间也只有半年,而下部几层催化剂的活性持续时间明显增长。
分析认为是工艺气中的有毒物质使活性组分中毒及粉尘堵塞催化剂微孔使上层催化剂很快失活,同时失活的催化剂可继续吸附工艺气中的毒物和粉尘,对下层催化剂起到保护作用。
一般催化剂更换都是安排在年度大修期间进行,以避免正常生产时紧急更换对生产造成重大影响。
1993年5月为配台9月的年度大修,做好大修计划,对这炉催化剂的预期寿命进行了分析判断。
依据以往的使用经验及国内低变催化剂使用记录,运行4年已是最好水平,应该更换。
但根据对床层热点移动图的分析及床层阻力和出口残余CO情况,决定1993年不对低变催化剂进行更换。
从图4可以看出.1993年5月,即运转40个月后,床层热点处于4、5两层,在床层深度3.1m处(从上至下),占床层总深度 4.95m的60%。
虽然第4层的活性已处于下降趋势,但第5层还处于高活性期,且下层还有1.8m高,具有较强活性的催化剂,平衡温距为5℃,前3.5年床层热点移动的平均速度为0.683m/a(第1层催化剂不计),同时从图3可见此时出口残余CO最高只有0.27%,从图2可见床层阻力也一直比较稳定(在0.07MPa以下) 。
总之,从考察催化剂性能的几个关键参数可以看出,目前催化剂性能还处于良好状态。
因此,这炉催化剂再使用1年是完全可行的。
实践证明预测是相当准确的。
到1994年8月时,床层热点在5.6两层,具有较强括性的催化剂床层高度还有1.26m,出口残余CO为0.39%.在设计值0.5%以内,床层阻力也稳定在O.0MPa以下。
应该说这炉催化剂是可以继续使用的,但考虑到供气条件逐渐好转,装置将在高负荷下运行,且底部催化剂在后期运行温度较高(230℃以上),其活性要比中部几层差一些,所以决定将其更换掉。
3 影响低变催化剂寿命因素的探讨目前,市场上的各种低变催化剂内在质量都相差不多,在此不对催化剂本身的质量对使用寿命的影响进行讨论。
一般来说,影响低变催化剂使用寿命的主要因素大致有如下几个方面3.1 催化剂还原低变催化剂还原是其在使用前的一个重要而关键的步骤。
还原过程中如果控制不好,造成催化剂床层超温会严重影响催化剂活性,如泸天化厂在建厂后初期运行阶段就有一炉低变催化剂因还原时温度超330℃而严重影响活性,以致使用时间不到两年。
另一炉在投人使用时床层温度超过300℃,使用时间也只有两年零几个月。
通过对还原催化剂活性统计表明,还原主期床层热点温度以不超过200℃为宜,这样还原的催化剂活性较好。
还原后的催化剂在第一次导入系统时也应尽量降低热波峰值和缩短热波持续时间,减少对催化剂活性的损害。
3.2粉尘从低变炉床层阻力变化可以看出,一般不存在粉尘堵塞催化剂空隙及微孔的现象,所以低变催化剂失活的主要原因不会是由粉尘引起。
但是当高变催化剂粉化严重,阻力上升较快时,从高变带来的粉尘会对低变造成较大影响。
因此低变催化剂更换的原因与高变不同,它大多是因为催化剂活性下降,出口残余CO超标,而不是床层阻力高。
3.3有毒物质在以天然气为原料的合成氨装置中,进低变工艺气中有毒物主要是硫。
因原料气中含有硫化物,高变催化剂本体也含有硫,部分残余的硫化物都会随工艺气进入到低变,与低变催化剂中的Cu反应生成CuS,并且首先与表面的Cu反应,极少量的硫就会使大量的活性Cu表面丧失。
硫化物还会与催化剂中的ZnO反应生成ZnS,使其“间隔体”质量下降,铜晶粒长大,活性下降。
氯也是低变催化剂的毒物,它与硫具有相同的毒害作用,且毒性更大,只是量常常比硫要小得多。
最先与工艺气接触的是上层催化剂,所以上层催化剂失活较快。
而失活的催化剂又可以继续吸附工艺气中的硫,从而保护了下层催化剂,所以下层催化剂活性维持时间较长,这与图4中的床层热点移动趋势一致。
3.4温度铜是一种熔点较低的金属,低变催化剂中被还原成微小晶粒铜在高温下容易熔化,造成晶粒长大,使活性表面减小,活性下降,所以高的操作温度也是低变催化剂失活的一个重要因素,这点在低变催化剂使用末期的操作中得到了很好的验证。
在低变使用末期,因活性较差,反应速度较慢,被迫提高操作温度,在刚提温的一段时间内效果明显,但经过短暂的一段时间后,提温效果消失,因在高的温度下,铜晶粒长大速度加快,使活性表面减小加快,造成活性加速下降与提温引起的反应速度加快相抵消。
这与图4中床层热点移动趋势一致。
在图4中可以看出活性持续时间最长的是中部几层,底部几层的活性持续时间相应要短一些。
因此,在低变催化剂使用的初中期应尽可能控制较低的操作温度,这对延长催化剂的使用寿命是十分有利的。
如果初期催化剂就在较高的温度下运行,会使下层催化剂还没有发挥作用时,就已因高温而使活性表面大量减少,活性下降,使整炉催化剂寿命缩短。
要延长低变催化剂的使用寿命,首先必须对低变运行进行科学管理,使其在最佳条件下运行;其次,对催化剂使用寿命的正确预测。
以及使用终结的科学、准确判定也是十分重要的,将两者结合起来才能充分发挥低变催化剂的作用,延长催化剂使用寿命,减少催化剂消耗.达到节能降耗的目的。
参考文献1大连工学院.大型氢厂台成氢生产工艺ESTIMATI ON OF THE LT s] E 玎FI'CATALYST SERVI CE L1 FEWang Shaogui( luzhou Natueal Gas Chemical Industrial Company lncirp .,luzhou,646300)Abstract This paper presents an empirical method to estimate the service life of the low temperature shift catalyst and inquires into the factors influencing the service life of the LT shift catalystKey words:LT catalyst ,sereice life,estimation。