该产品是河北轻化工学院研制开发的一种新型一氧化碳高温变换催化剂,经多年的生产应用,本公司加以改制开发成功的一种低铬变换催化剂,该催化剂采用独特的促进剂与氧化铁配制而成,具有低温活性好、温区宽、耐硫抗沸水等特点。主要技术性能已达到了国际名牌德国巴斯夫公司生产的K8-11同类产品水平,是我公司面向广大用户的一种高效节能的新型催化剂。
一、用途 :
该产品广泛用于合成氨厂的常压、加压一氧化碳变换装置中,促进一氧化碳和水蒸气的反应,生成二氧化碳和氢气。
二、产品的物化性能:
物理特性
|
外观
|
金属光泽棕褐色圆柱体
|
直径mm
|
9.0~9.5
|
长度mm
|
7.0~9.0
|
堆密度Kg/l
|
1.6±0.1
|
化学成分
|
Fe2O3%
|
≥65.0
|
Cr2O3%
|
4.0~6.0
|
助催剂
|
内定
|
三、技术要求:
每批产品均按照HG3546-2012标准进行质量检测,产品出厂主要技术指标:
技术指标名称
|
指标
|
活性(以一氧化碳转化率计)%
|
|
≥50.0
|
颗粒径向抗压碎力(还原前)
|
平均值N/cm
|
≥210.0
|
强度低于160N/cm的颗粒百分数%
|
≤10.0
|
磨 耗 率%
|
|
<8.0
|
烧 失 重%
|
|
<10.0
|
四、反应原理:
一氧化碳和水蒸汽的变换制氢反应,必须在催化剂的作用下才能迅速进行反应。反应式如下:
CO+H2O CO2+H2 △H=-41KJ/mol
变换反应是一个可逆反应,在工业生产中既考虑提高一氧化碳转化率,又要考虑有足够快的反应速度。通常在变换反映的前段维持较高的操作温度,以求得较快的反应速度,使原料气中大部分一氧化碳变换掉,,而在反映的后阶段,适当降低操作温度,有利于平衡向右移动,提高一氧化碳最终的转化率。
五、催化剂装填
催化剂装填质量的好坏直接影响到床层阻力和气流分布,影响催化剂的效能的发挥,所以催化剂的装填甚为重要。
1、装填前,首先除净变化炉内的一切杂物。
2、在装填前应先确定好变换炉各段催化剂的装填体积和高度,并在炉内先标出催化剂的装填高度尺寸。
3、装填前,在炉箅上面应先铺上一层耐火球和铁丝网,然后再装填催化剂。
4、装填前应对催化剂进行全面检查,如发现有粉尘应过筛除去。
5、再装填过程中,应从尽量低的高度轻轻倒入炉内,,颗粒自由落下高度低于0.5米,催化剂应分散铺开,不能集中倾倒成堆,以免床层各部分松紧不一而影响气流均匀分布。
6、装填过程中操作人员严禁在催化剂上踩踏,防止钯催化剂踩碎,使床层松紧不一,为了避免直接踩踏催化剂,应在床层上面垫好木板,人在木板上操作,每个段层催化剂装好后,用木板刮平,在覆盖一层铁丝网和耐火球。
7、催化剂容易吸收空气中的水分,吸潮后会影响催化剂的活性和强度,故不宜过早将催化剂装入炉内,一般在开车前一至两天内装炉。并在装炉完毕后封好变换炉进出口,以防其他气体进入变换炉内使催化剂受潮。
8、装催化剂时,操作人员应穿戴好工作服及劳保防护用品。
六、催化剂的升温还原
催化剂升温还原的好坏,直接影响到催化剂的使用效果,因此对催化剂的升温还原必须十分重视
1、升温
催化剂的升温介质可采用空气升温,煤气发生炉的吹风气和其他惰性气体升温,也可采用煤气循环升温。升温阶段:一般常温~120℃,速率:15~25℃/h。120℃恒温适当时间缩小床层顶低温差。在120~250℃阶段,速率可控制20~30℃/h,260℃恒温适当时间进一步缩小催化剂床层顶底温差,最低点≥120℃时备还原加蒸汽。
2、还原
⑴ TB117型催化剂通常在150~250℃就能与CO和H2起还原反应所以采用惰性气体升温还原或煤气循环升温还原的工厂,催化剂床层底层温度超过120℃后就可逐渐配入蒸汽和煤气对催化剂进行还原。
⑵ 采用空气直接升温法的工厂,当床层最低点温度达到120℃可采用过热蒸汽置换系统空气O2含量低于0.5%,然后逐步配入原料汽升温还原。
⑶ 催化剂的还原
3Fe2O3+CO=2 Fe3O4+CO2 △H=-50.8Kj/mol
3Fe2O3+H2=2 Fe3O4+H2O △H=-9.6Kj/mol
这两个反应都是放热反应,特别是第一个反应热相当大,因此催化剂的还原操作必须十分慎重,要严格控制CO的含量,一般开始由0.5%、1.0%、2.0%依次慢慢增加,配入原料气后要增加分析次数,整个还原过程必须密切注意床层温度变化情况,并及时调整蒸汽与原料气的比例,控制升温速度,防止温度猛涨现象。若发现温度急剧上升,则应立即减小或完全切断原料气,同时通入大量蒸汽降温。
⑷ 还原终点判断:催化剂在还原过程中随着还原度的提高,温度逐步趋于平稳,当加大原料气量,温度不会猛涨,而是平稳上升,出口CO含量达到要求指标,可认定本炉催化剂还原结束。
⑸ 催化剂还原时,必须同时加入蒸汽,以防催化剂被氢气过度还原生成金属铁。
Fe3O4+4H2= Fe+4H2O △H=-139.23Kj/mol
金属铁会催化一氧化碳和氢气,生成甲烷,催化一氧化碳生成碳的副反应。
七、正常操作和使用条件
1、催化剂正常操作控制指
控制项目
|
指标要求
|
操作温度(℃)
|
290~520
|
空速(h-1)
|
常压300~500 加压600~1200
|
汽气比
|
0.6~0.8
|
2、毒物和杂物的影响通常进入变换炉的蒸汽和原料气中往往含有“硫、磷、砷、氯等毒物以及灰尘、焦油、无机盐等,杂质会造成催化剂中毒和阻碍催化剂空隙,影响催化剂活性。
3、催化剂操作维护注意事项
⑴原料气必须严格脱硫除尘,减少毒物和杂物的影响。
⑵操作温度不宜太高,防止催化剂被烧结,催化剂使用初期活性较好,操作温度尽量控制低些,当活性逐渐衰退后,再逐步提高。
⑶维持操作条件的温度,减少波动。
⑷防止蒸汽带水,入炉冷凝水被带到催化剂床层,会因高温下水分猛烈蒸发而破坏催化剂强度,还会使催化剂内部的钾盐外渗。
八、停车
1、临时停车:因停水、停气、停电等原因造成临时停车,变换催化剂不需作特殊处理。停补蒸汽后,只把系统的进出口阀门关闭,保持炉温,维护系统正压,防止空气漏入。临时停车时,如床层热点不低于400℃,可以用低空速直接开车,然后随温度的升高而逐渐加大空速,如果停车时间较长,炉温下降的较多,则应开电加热炉重新升温。
2、长期停车:长期停车一般包括催化剂的降温、氧化、卸出等步骤。
⑴ 氧化降温:一般采用蒸汽,以每小时(30~50℃)的速率将催化剂床层温度降至200℃左右,在慢慢往蒸汽中配入空气,使催化剂氧化,催化剂氧化时,温度会逐渐升高,必须注意温升情况,及时调节空气与蒸汽比例,防止发生温度猛升,氧化最高温度不得超过300℃,待钝化结束,炉温将至150℃以下才能打开卸料孔,卸出催化剂。
⑵ 不氧化降温:不氧化降温,一般是卸出催化剂不再利用,降温方法:先用蒸汽以每小时50℃的降温速度将催化剂降至200℃以下,改用惰性气体循环降温至50℃,再试通少量空气,若温度没有回升,则可逐渐加大空气量,吹一段时间后,打开卸料孔卸出催化剂。
⑶ 注意事项:停车前必须用蒸汽吹扫,让催化剂床层中的硫化物解析,否则卸出时容易引起燃烧,还原态的催化剂是一种引火物,和空气接触易被氧化,剧烈氧化会失火,所以必须低于50℃才允许接触空气。
九、包装
用铁桶或塑料桶包装,每桶净重50Kg,并附有产品合格证。
十、贮运
在贮运过程中,应避免摔滚和猛烈撞击,防止受潮,催化剂应贮存在空气流通干燥的库房内,在正常情况下可贮存几年,其物化性能不变。
说明:本使用说明书的结构,技术要素均按照HG/T2170-90化工产品使用说明书编写规定的要求编写而成。
TB117型变换催化剂空气升温还原方案
项目
|
催化剂床层温度
℃
|
需用时间
(h)
|
累计时间
(h)
|
升温速率
(℃/h)
|
气体介质
|
空气升温
|
室温~120
|
8
|
8
|
10~15
|
空气
|
恒温
|
120
|
2
|
10
|
0
|
空气
|
空气升温
|
120~200
|
8
|
18
|
10
|
空气
|
恒温
|
200
|
2
|
20
|
0
|
空气
|
蒸汽置换
|
200~240
|
4
|
24
|
10
|
蒸汽
|
煤气还原
|
240~350
|
14
|
38
|
8~9
|
煤气.蒸汽
|
煤气还原
|
350~450
|
14
|
52
|
7~9
|
煤气.蒸汽
|
恒温
|
~450
|
2
|
54
|
0
|
煤气.蒸汽
|
升压降温
|
450~430
|
2
|
56
|
-10
|
煤气.蒸汽
|
轻负荷
|
|
24~48
|
|
正常指标
|
|
备注:
1、蒸汽置换时催化剂床层温度最低点要达到120℃。
2、进入煤气还原补加煤气时要缓慢进行,CO<0.5%、1%…逐渐提高,避免炉温猛升,造成超温。
3、在还原过程中严格控制O2含量。,不得超过0.5%
4、当各点温度还原的比较平稳后,热点温度达到430℃,床层底点温度350℃以上,出口CO达到要求,可以认定还原结束。
TB116型一氧化碳高温变换催化剂
TB116型高温变换催化剂是我公司根据多年来用户使用的实践,在B117的基础上研制开发的一种耐硫变换催化剂。特别针对化肥生产煤质杂,硫含量高等特点,生产的一种具有低温活性好,耐硫性能强,强度高等特点的高性能变换催化剂。
一、适用范围
该产品可广泛用于合成氨厂的常压、加压变换装置或制氢装置中,促进一氧化碳和水蒸气的反应,生成二氧化碳和氢气。
二、产品的物化性能
项目
|
要求
|
物
化
性
能
|
外观
|
金属光泽棕褐色圆柱体
|
直径mm
|
9.0-9.5
|
长度mm
|
7.0-9.0
|
堆密度Kg/l
|
1.65-1.75
|
化
学
组
份
|
Fe2O3%
|
65-75
|
Cr2O3%
|
5.0-7.0
|
MoO3%
|
≥1.0
|
助催剂
|
内定
|
三、性能要求
B116型高温变换催化剂性能符合下表要求:
项目
|
要求
|
耐热后活性(一氧化碳转化率)%
|
|
≥50.0
|
颗粒径向抗压碎强度(还原前)
|
平均值N/cm
|
≥208.0
|
强度低于147N/cm的颗粒百分数%
|
≤10.0
|
磨 耗 率%
|
|
<8.0
|
烧 失 重%
|
|
<10.0
|
四、反应原理
一氧化碳和水蒸汽的变换制氢反应,必须在催化剂的作用下才能迅速进行反应。反应式如下:
CO+H2OCO2+H2 △H=-41KJ/mol 变换反应是一个可逆反应,在工业生产中为了减少蒸汽消耗量,节约成本,提高一氧化碳转化率,必须降低反应温度,而一氧化碳变换反应操作温度必须在所使用催化剂的活性温度范围内,既考虑提高一氧化碳转化率,也要考虑反应有特殊的温度,以保证工业生产,所以实际生产通常在变换反映的前段维持较高的操作温度,使反应能较快进行,煤气中大部分一氧化碳在这一阶段转化,而在反映的后阶段,则适当降低操作温度,有利于平衡向右移动,提高一氧化碳最终的转化率。
五、正常使用操作条件
控制项目
|
指标要求
|
操作温度(℃)
|
29~530
|
空速(h-1)
|
常压300~500
加压800~1200
|
汽气比
|
0.4~0.6
|
六、主要特点
1、化学组成上的特点: B116型催化剂为低铬型催化剂,大大减轻了工业污染、管道设备的腐蚀和对人体的伤害,配入一定比例的钼及特殊的助剂,实属国内首创,同时集中体现了各种高变催化剂的优点,低温活性好,耐硫抗硫能力强、机械强度高,使用寿命长、提高了经济效益。
2、制备上的特点:制备采用先进工艺,使三氧化二铁晶体结构稳定,含铁量高,主要活性组分无丢失,均匀分布,化学结构稳定。
3、产品的特点:
(1)起始还原温度低,易还原,在150℃时就能开始还原在200℃就有明显的活性反应,变换系统入口温度在280-290℃就能获得较高的转化率,短期时间停车后再开车,极易恢复正常温度,,不需开电加热器,尤其适合中串低,中低低工艺流程的生产使用。
(2)有良好的耐硫性能,本产品可适用于气体脱硫条件差,有机硫偏高的合成氨厂,可以在短时间内含硫化物(以H2S计,1.5g/Nm3)的情况下使用,不会影响催化剂活性。
(3)节能效果显著,生产使用空速大可达到1000-1200 h-1汽/气比0.4-0.6,明显的低于同类产品中其它催化剂,大大降低了蒸汽消耗和使用成本。
(4)机械强度高,在0.7~2.5MPa加压系统中使用效果非常好,最终使用压差不大于0.05MPa使用寿命长,适合大中小氮肥厂变换系统的一种理想催化剂。
附: B116型一氧化碳高温变换催化剂煤气循环升温还原方案
(供参考)
项目
|
热点温度
℃
|
需用时间
h
|
累计时间
h
|
升温速率
℃/h
|
介 质
|
升温
|
室温~120
|
8
|
8
|
10~15
|
煤气或惰性气
|
恒温
|
120
|
2
|
10
|
0
|
煤 气
|
升温
|
120~200
|
8
|
18
|
10
|
煤 气
|
恒温
|
200
|
2
|
20
|
0
|
煤 气
|
煤气还原
|
200~280
|
6
|
26
|
13~14
|
煤气.蒸汽
|
煤气还原
|
280~350
|
12
|
38
|
8~9
|
煤气.蒸汽
|
煤气还原
|
350~450
|
14
|
52
|
7~8
|
煤气.蒸汽
|
升温降温
|
450~430
|
2
|
54
|
-10
|
煤气.蒸汽
|
备注:
1、升温阶段对升温介质采用惰性气体或半水煤气循环升温。
2、升温至150℃催化剂就有活性,注意调节温度。
3、催化剂最低点温度达到120℃应及时补加蒸汽。
4、还原操作要严格控制进气中的一氧化碳和氢气的含量,防止温度猛涨影响床层温度。
5、严格控制煤气中的氧气含量不得超过0.5%,避免温度猛涨。
七、催化剂装填及停车注意事项等参考TB117说明书。
TB113型一氧化碳高温变换催化剂
一、产品的技术特点
1、TB113型一氧化碳高温变换催化剂生产改变了传统的以硫酸盐为原料的工艺路线,而采用硝酸盐的工艺路线,由于硝酸盐生产的产品本体含硫低,故该产品在升温还原过程中放硫时间短,一般仅需几个小时便可完成,在有些工艺条件下可以不需强制放硫,这对使用厂家而言可节省大量非生产时间,降低消耗,TB117、TB116、TB113、TB112型一氧化碳高温变换催化剂本体含硫小于250ppm。
2、生产采用了先进的共沉淀技术,活性组分分布均匀,颗粒致密,有较好的表面性能,共沉淀过程中Cr+6彻底还原为Cr+3,从而可以在使用过程中避免Cr+6还原时的强放热反应,使其在还原阶段床层温度变化平稳,不会产生飞温现象。
3、TB113型一氧化碳高温变换催化剂活性组分的主要晶相是γ- Fe2O3而其他方法生产的催化剂主要晶相是α- Fe2O3。γ- Fe2O3晶相有两个优点:一是活化能低,γ- Fe2O3活化能E=50.2Kj/mol,而α- Fe2O3活化能E=108.8Kj/mol,活化能低意味着起火温度低,达到最大反应速度时温度低,TB113型催化剂比传统的B110-2型催化剂反应温度要低10℃以上,二是γ- Fe2O3的晶格常数d=8.33,属立方晶系结构,而使用过程中催化剂处于还原态,主要晶相是Fe3O4,晶格常数d=8.39,也属立方晶系结构,处于两种状态下的晶系和晶格常数变化很小,这样提高了催化剂的使用强度,而α- Fe2O3属六方晶系结构,晶格常数d=5.414,与处于使用状态下的Fe3O4晶系和晶格常数有较大的差异,故使用时易引起催化剂强度的下降。
二、产品物化性能
1、物理性能
外观:棕褐色圆柱体
外形尺寸:φ(9.0~9.5)×(5.0~7.0)mm或根据客户要求加工特殊规格
堆密度:1.55±0.05kg/l
孔容:0.16±0.02ml/g
孔隙率:40±5%
比表面积:80±20m2/g
主要化学组分:Fe2O3 Cr2O3 K2O
主要晶相:γ- Fe2O3
2、 化学组分
氧化铁(Fe2O3): ≥75.0%
氧化铬(Fe2O3): ≥7.0%
本 体 硫: ≤250ppm
三、 技术要求
1、反应原理
在催化剂活性温区内,变换反应如下:
CO+H2O(g) CO2+H2 △H=-41.20Kj/mol
在实际生产中,既要考虑到CO的变化率,又要考虑到足够快的反应速度,通常在变换反应初期,维持较高的操作温度以求较快的反应速度,使得原料气中大部分CO变换掉,而在反应后期,则适当地降低反应速度,提高CO最终变换率。
2、工业使用条件
使用温度范围:280~500℃
正常操作温度:300~480℃
使用压力:≤5.0Mpa
空 速:≤4000h-1
汽气比:≥0.5%
3、技术要求
根据行业标准技术要求,在高空速低水汽的苛刻条件下,以350℃转化率为基准,其指标规定如下
项目
|
技术指标
|
活性(以CO转化率计)
|
≥55%
|
催化剂装量
|
5ml
|
粒度
|
1.4~2.0mm
|
空速
|
2000h-1
|
压力
|
常压
|
原料气CO含量
|
~30%
|
汽/气(体积比)
|
1:1
|
耐热温度
|
530℃
|
耐热时间
|
15h
|
颗粒径向抗压碎力平均值N/cm
|
≥210.0N/cm
|
注:耐热后转化率企业内控指标≥70.0%
B112型中温变换催化剂
本产品执行化工部技术标准,基本组成是以氧化铁,主要助催化剂为氧化铬氧化钾,另外还加入数种其他成分。催化剂的主要性能如下:
形状:圆柱形片剂
颜色:棕褐色
直径:φ(9.0~9.5)
长度: 5~7毫米
堆比重:1.4~1.6kg/L
比表面:~50米2/克(还原后)
使用温度范围:290~500℃
正常操作温度:300~480℃
二、用途及特点
本产品使用于一氧化碳和水蒸汽生成二氧化碳和氢气变换反应的催化剂,适用于气体脱硫条件较差,含硫化氢和有机硫化物偏高的合成氨厂。该催化剂可在常压和加压条件下使用。
具有下列特点:
1、低温活性好:在260℃即有明显活性,一段进入温度300~320℃就能获得较高的转化率,短暂停车后再开车易恢复正。
2、良好的抗硫性能。可以在含硫化物(以硫化氢计1.5g/Nm3)的情况下使用。
3、水蒸汽消耗低,工厂使用明显,可比使用B106型节约蒸汽25~50%。
4、在0.7~1.3Mpa加压系统中使用,空速范围可达600~1000h-1,甚至更高些。
5、机械强度好。
三、反应原理和催化剂质量检测标准
1、反应原理
一氧化碳和水蒸汽的变换反应,必须在催化剂的作用下,才能迅速进行。
CO+H2OCO2+H2 △H=-9.84千卡
上式是一个可逆的放热反应,因此,在工厂生产中为了减少蒸汽的用量和提高一氧化碳的变化率,就必须适当降低反应温度。而一氧化碳变换的操作温度是由所使用的催化剂的活性温度范围决定的。在催化剂的活性温度范围内,既要考虑提高一氧化碳的转化率,也要考虑反应必须有足够快的速度。所以实际生产上通常在变换反映的初期,维持较高的操作温度,使反应能较快进行,原料气中大部分一氧化碳在这一阶段被变换掉,而在反映后期,则适当降低操作温度,使反应平衡向右移动,提高一氧化碳的转化率。
2、实验室质量检验指标
B112型一氧化碳中温变换催化剂技术指标:
技术指标名称
|
指 标
|
耐热后活性(一氧化碳转化率)%
|
|
≥50.0
|
颗粒径向抗压碎强度(还原前)
|
平均值N/cm
|
≥196.0
|
强度低于147N/cm的颗粒百分数%
|
≤12.0
|
磨 耗 率%
|
<13.0
|
烧 失 重%
|
<8.0
|
总钼含量MoO3%
|
≥2.20
|
四、装填方法和注意事项
催化剂装填质量的好坏直接影响到床层阻力和气流分布,影响催化剂的效能的发挥,所以催化剂的装填甚为重要。
1、装填前,首先除净变化炉内的一切杂物。
2、在装填前,应先确定好变换炉各段催化剂的装填体积和高度,并在炉内先标出催化剂的装填高度尺寸。
3、装填前,在炉箅上面应先铺上一层耐火球和铁丝网,然后再装填催化剂。
4、装填前应对催化剂进行全面检查,如发现有粉尘应过筛除去。
5、装填催化剂时应从尽量低的高度轻轻倒入炉内,颗粒自由落下高度低于0.5米。
6、在装填过程中,催化剂应分散铺开,不能集中倾倒成堆,以免床层各部分松紧不一而影响气流均匀分布。
7、装填过程中操作人员严禁在催化剂上踩踏,防止钯催化剂踩碎,使床层松紧不一,为了避免直接踩踏催化剂,应在床层上面垫好木板,人在木板上操作。
8、催化剂装填好后,用木板刮平,在覆盖一层铁丝网和耐火球。
9、催化剂容易吸收空气中的水分,吸潮后会影响催化剂的活性和强度,故不宜过早将催化剂装入炉内,一般在开车前一至两天内装炉。并在装炉完毕后封好变换炉进出口,以防其他气体进入变换炉内使催化剂受潮。
10、装催化剂时,操作人员应穿戴好工作服及劳保防护用品。
五、开车-升温还原
催化剂升温还原的好坏,直接影响到催化剂的使用效果,因此对催化剂的升温还原必须十分重视
1、升温
⑴ B112型CO中温变换催化剂的升温介质可采用空气,过热蒸汽,氮气和煤气发生炉的吹风气等。
⑵ 升温速度和恒温阶段阶段。
⑶ 一般常温~120℃,可控制在60℃/小时;到120℃恒温适当时以使催化剂能较好的脱水,并缩小床层个点温差。120~250℃可控制升温速率30℃/h,当催化剂升温到预定的还原温度以后,恒温适当时间。让床层各点的温度趋近以后,在开始还原。
在升温之前;各厂应根据具体情况,预先确定方案,制定出升温还原操作规程。
⑷ 由于催化剂经高温以后,活性和强度会受到损害,所以升温介质的温度不应超过500℃。过热蒸汽必须在床层温度升到比该压力下露点温度20℃以上才能使用。对于常压系统则必须在床层温度升高到150℃,不然会造成冷凝。
2、还原
⑴B112型催化剂通常在200~250℃就能与CO和H2起还原反应所以采用惰性气循环升温的工作,在床层温度达到200℃时,就可逐渐配入蒸汽和还原性气体对催化剂进行还原。
⑵ 采用空气直接升温法的工厂,升温过程中要尽可能设法减少轴向温差,当床层最低温处达到150℃以后可改用过热蒸汽升温,同时置换系统空气,当床层温度达到200~250℃,系统中的O2含量低于0.2%,即可配入原料汽还原催化剂。
⑶ 催化剂的还原反应
3Fe2O3+CO=2 Fe3O4+CO2 △H=-12.14千卡
3Fe2O3+H2=2 Fe3O4+H2O △H=-2.3千卡
这两个反应都是放热反应,特别是第一个反应热相当大,因此催化剂的还原操作必须十分慎重,要严格控制CO的含量,一般开始由0.5%、1.0%、2.0%依次慢慢增加,配入原料气后要增加分析次数,整个还原过程必须密切注意床层温度变化情况,并及时调整蒸汽与原料气的比例,控制升温速度,防止温度猛涨现象。若发现温度急剧上升,则应立即减小或完全切断原料气,同时,通入大量蒸汽降温。
采用空气升温的工厂,如果还原前蒸汽置换不彻底,很容易造成温度猛涨的事故,因为已还原的催化剂又可能重新氧化。
4Fe2O3+O26Fe2O3 △H=-111千卡
氧化反应热很大,往往会造成温度猛涨而无法控制的局面,甚至把催化剂烧毁,所以系统置换排氧必须彻底。
如果升温还原气体中氧含量过高,也同样会引起催化剂温度猛涨的事故。
⑷催化剂在还原过程中温度必须低于正常操作最高温度。
B112型催化剂的最高还原温度一般控制低于400℃。当催化剂温度达到允许的最高还原温度时,保持数小时,待温度平稳,分析放空气中CO含量和各,即可认为还原完毕,以后,可逐渐增加原料气和蒸汽量,转入正常生产,属加压操作的,,则应慢慢提升压力,防止提压过快,造成温度急剧上升。
⑸ 催化剂还原时,必须同时加入蒸汽,以防催化剂被氢气过度还原生成金属铁。
Fe3O4+4H23Fe+4H2O △H=-33.31千卡
金属铁能促使一氧化碳和氢气生成甲烷,并可能使一氧化碳发生歧化反应,积碳与催化剂上。
3、旧催化剂再使用时,开车方法同新催化剂一样。
六、正常操作及使用条件
工业生产中,CO变换过程的正常操作条件的选择,是由工艺设计要求和催化剂本身的性能来决定的,为了维护催化剂的正常操作,一般需要控制的要点包括:
⑴催化剂床层的温度; ⑵蒸汽比例; ⑶气体空速; ⑷饱和塔循环水总固体含量;⑸操作压力;⑹原料气中的氧含量;⑺喷喷淋液的水质等。
1、正常操作控制指标
根据实验室对B112催化剂性能的测定和一些工厂的实际使用经验,推荐B112催化剂的正常操作控制指标如下:
进变换炉气体温度:290~340℃;正常操作温度:300~480℃.最高允许温度: 500℃水蒸汽/半水煤气(体积)≥0.6;干气空速:常压300~500h-1;加压(>0.7Mpa)600~1000h-1;原料气中含硫(以H2S计):≥1.5g/Nm3;原料气中含O2≤0.5%;饱和塔循环水中总固体:<500ppm。新催化剂使用初期的活性比较好,所以开始使用的温度要尽量控制低一些,以延长使用寿命,以后,随着活性的逐渐衰退,再慢慢提高操作温度。
2、毒物和杂物的影响
通常进入变换炉的蒸汽和原料气中往往含有“硫、磷、砷、氯等毒物以及灰尘、焦油、无机盐等杂质。会造成催化剂中毒和阻碍催化剂空隙,影响催化剂活性。硫砷氯等与催化剂接触。引起催化剂严重中毒,灰尘、炭黑、无机盐等会沉积在催化剂的表面和间隙,阻碍气体与催化剂接触。影响催化剂效能的发挥。因此,原料气的洗涤、除尘、饱和塔循环总固体等必须严加控制。要特别注意水质,防止碳酸钠和氯化钠随蒸汽带入系统,进入变换炉。
七、停车
1、临时停车
因停水、停气、停电等原因造成临时停车,变换催化剂不需作特殊处理。停补蒸汽后,只把系统的进出口阀门关闭,保持炉温,维护系统正压,防止空气漏入。
临时停车时,如床层热点不低于400℃(热点),可以不必重补升温,用低空速直接开车,然后随温度的升高而逐渐加大空速,如果停车时间较长,炉温下降的较多,则应开电加热炉重新升温。
2、长期停车
长期停车一般包括催化剂的降温、氧化、卸出等步骤。
⑴ 氧化降温
一般采用蒸汽,以每小时50℃的温降速率,将催化剂床层温度降至200℃左右,在慢慢往蒸汽中配入空气,使催化剂氧化,气体中氧含量由0.5%开始,逐步增加,催化剂氧化时,温度会逐渐升高,必须注意温升情况,及时调节空气与蒸汽比例,防止发生温度猛升,氧化最高温度不得超过300℃,氧化操作一段时间后,如炉温不在升高或上升很慢,则可逐步加大空气量,直至通入大量空气,炉温将至150℃时停通蒸汽,再单独用空气降至50℃以下,才能打开卸料孔,卸出催化剂。
⑵ 不氧化降温
有惰性气体(氮气)的工厂,长期停车时催化剂可以不进行氧化,保持还原态,降温方法:先用蒸汽以每小时50℃的降温速度,将催化剂降至200℃以下,改用惰性气体循环降温至50℃以下,再试通少量空气,若温度没有回升,则可逐渐加大空气量,吹一段时间后,打开卸料孔卸出催化剂。
必须指出⑴由于B112型催化剂在使用中容许原料气中含硫量较高,因此,停车前必须用蒸汽吹扫,让催化剂床层中的硫化物解析,否则卸出时容易引起燃烧。
⑵还原态的催化剂是一种引火物,和空气接触易被氧化,剧烈氧化会失火,所以必须低于50℃才允许接触空气。
八、保管和维护
为了避免催化剂在运输和贮运过程吸潮和碰撞而破碎,产品采用金属桶气密包装,搬运过程中要小心轻放,不得滚动摔打,运输、贮存都要注意防潮。
旧催化剂若还要再使用,停车卸出后应分段过筛、气密包装,妥善保管
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