化工企業(yè)變換工段工藝培訓(xùn)講義-文庫(kù)吧資料
2024-08-31 12:33本頁(yè)面
【正文】 目前發(fā)表的耐硫變換催化劑的組成由多種配方，一般含有氧化鈷和氧化鉬，關(guān)于載體以 Al2O3和 MgO 為最好， MgO 載體的優(yōu)點(diǎn)還在于H2S 濃度波動(dòng)對(duì)催化劑的活性影響較小。 這種耐硫、活性高而又能再生的的鈷鉬系變換催化劑，盡管成本較高，在重油和煤氣化的工廠中 受用廣泛。 (3) 在使用過(guò)程中，若催化劑上含碳化合物沉積時(shí)，可以用空氣與蒸汽或氧的混合物進(jìn)行燃燒再生，重新硫化后可繼續(xù)使用。 (2) 活性高，且起始活性溫度比鐵鉻系催化劑的低得多。故特別適用于重油部分氧化法和以煤為原料的流程。硫、氯、磷、砷的化合物 及油 類(lèi)物質(zhì)，均會(huì)使其中毒。 鐵鉻系催化劑是一種褐色的圓柱體或片狀固體顆粒，活性溫度為350～ 550℃ ,在空氣中易受潮，使活性下降。此外，還有少量氧化鎂、氧化鉀、氧化鈣等物質(zhì)。 1. 鐵鉻系催化劑 組成及主要性能：鐵鉻系催化劑的主要組分為三氧化二鐵和助催化劑三氧化二鉻。 第 二節(jié) 一氧化碳變換反應(yīng)催化劑 中變催化劑按組成分為鐵烙系及鈷鉬系兩大類(lèi)。在相同溫度和壓力下，小顆粒的催化劑具有較高的內(nèi)表面利用率，這是因?yàn)榇呋瘎┏叽缭叫?，毛?xì)孔的長(zhǎng)度越短，內(nèi)擴(kuò)散阻力減少，故內(nèi)表面利用率就越高。內(nèi)表面利用率不僅與催化劑的尺寸、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)活性有關(guān)，而且與操作溫度及壓力等因素有關(guān)。 Ph2 )／ (Kp PH2q PH2Om (2). 冪函數(shù)型動(dòng)力學(xué)方程式： 大多數(shù)動(dòng)力學(xué)方程式都屬此類(lèi)，它可完整地表達(dá)變換反應(yīng)的速度： rco＝ k Yd／ Kp)） (15) 式中： rco—— 反應(yīng)速度， Nm3CO／ m3催化劑． h； K—— 反應(yīng)速度常數(shù)， h1； Kp—— 平衡常數(shù)； Ya,Yb,Yc,Yd—— 分別為 CO,H20， C02及 H2的瞬時(shí)量 ,摩爾分?jǐn)?shù)。 在工藝計(jì)算中，較常用的動(dòng)力學(xué)方程式有： (1) . 二級(jí)反應(yīng)： rco=K（ Ya當(dāng)一氧化碳撞擊到氧原子吸附層時(shí)，即被氧化成二氧化碳，隨后離開(kāi)催化劑表面而進(jìn)入氣相。水分子中氫氧鍵的結(jié)合能很大，要斷開(kāi) HOH 兩個(gè)鍵．須有相當(dāng)大的能量．因而反應(yīng)進(jìn)行很緩慢。 四 .變換反應(yīng)的動(dòng)力學(xué) 1. 反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)方程式： 一氧化碳與水蒸汽的反應(yīng)，如果單純?cè)跉庀嘀羞M(jìn)行，即使溫度在1000℃，水蒸汽用量很大，反應(yīng)速度仍然很慢。以上這些副反應(yīng)均為體積減小的放熱反應(yīng)，因此，降低溫度，提高壓力有利于副反應(yīng)的進(jìn)行。但一般由于脫除二氧比碳的流程比 較復(fù)雜，工業(yè)上一般較少采用。 ： 在變換反應(yīng)過(guò)程中，如果能將生成的二氧化碳除去，就可以使變換反應(yīng)向右 移動(dòng)，提高了一氧化碳轉(zhuǎn)換率。 (2)同一溫度下，蒸汽用量增大，平衡變換率隨之增大，但增加的趨勢(shì)是先快后慢 .因此，要達(dá)到很高變換率，蒸汽用量將大幅度增加。不同溫度下蒸汽添 加量與的關(guān)系如圖 2 所示。因此。在目前的工業(yè)操作條件下，壓力無(wú)顯著的影響。因此，一氧化碳的變換反應(yīng)必須在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)選擇最佳的操作溫度。對(duì)一氧化碳含量較高的氣化氣，開(kāi)始反應(yīng)時(shí)為了加快反應(yīng)速度，一般在較高溫度下進(jìn)行，而在反應(yīng)的后一階段，為使反應(yīng)較完全，就必須使反應(yīng)溫度降低一些，工業(yè)上采用兩段變換就是這個(gè)原因。 三 . 影響變換反 應(yīng)化學(xué)平衡的因素 ： 由式（ 4）及表 2 可知，溫度降低，平衡常數(shù)增大，有利于變換反應(yīng)向右進(jìn)行，因而平衡變換率增大，變換氣中殘余的一氧化碳含量減少。平衡變換率越高，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)變換氣中一氧化碳?xì)堄嗔吭缴佟?co) ／ [Vco(1+V 180。 X)／ (1+Vco X)，變換氣中一氧化碳的含量為： V180。由變換反應(yīng)式 (1)可知，每變換掉一體積的一氧化碳，就生成一體積的二氧化碳和一體積的氫，因此，變換氣的體積 (干基 )等于變換前氣體的體積加上被變換掉的一氧比碳的體積，設(shè)變換前原料氣的體積 (干基 )為 1．并分別以 Vco， V180。平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系式很多．通常采用下列簡(jiǎn)化式： lgKp＝ 1914／ (4) 式中： T溫度， K 不同溫度下一氧化碳變換反應(yīng)的平衡常數(shù)值如下： 若已知溫度，就能求出 Kp 值，從而就可以計(jì)算出不同溫度、壓力和氣體成分下的平衡組成。從式 (3)可以看出， Kp 值愈大，即 YC02與 YH2的乘積愈大，說(shuō)明原料氣中一氧化碳轉(zhuǎn)化愈完全．達(dá)到平衡進(jìn)變換氣中殘余一氧化碳量愈少。 Yco YH2O) 式中： PC02， PH2， Pco， PH2O 各組分的平衡分壓， atm Y C02 PH2O)=(YC02 二 .變換反
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