化工總控工項(xiàng)目4任務(wù)23催化劑還原與鈍化課件

1、項(xiàng)目4 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程操作任務(wù)23 催化劑還原與鈍化化工總控工技能鑒定培訓(xùn)教程高級(jí)工目 錄CONTENTS0102030405任務(wù)描述考核標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)實(shí)施考核要求相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目拓展思考練習(xí)0607催化劑還原與鈍化1.能夠按操作要求正確完成催化劑的升溫還原，掌握催化劑升溫還原的啟動(dòng)、正常運(yùn)行和停車操作技能。2.能夠熟練判斷及排除催化劑升溫還原在運(yùn)行中的常見(jiàn)故障。催化劑的升溫還原裝置如圖23-1所示。圖23-1 催化劑升溫還原裝置表23-1 催化劑升溫還原項(xiàng)目考核表考核內(nèi)容考核要點(diǎn)配分扣分原因扣分得分檢查準(zhǔn)備檢查設(shè)備各部件5檢查藥品準(zhǔn)備、儀表、閥門、開(kāi)關(guān)5升溫保壓5開(kāi)啟冷卻水5加熱溫度升至1705還原溫度

2、升至1905溫度升至2105溫度升至2305取樣及分析樣品取樣分析各氣體的濃度5每隔半個(gè)小時(shí)進(jìn)行取樣分析，比較進(jìn)出口氣體的濃度5對(duì)所取樣品用氣相色譜分析含量10表23-1 催化劑升溫還原項(xiàng)目考核表考核內(nèi)容考核要點(diǎn)配分扣分原因扣分得分停車停氣置換5降溫5降壓5最后關(guān)水，關(guān)電源5職業(yè)素質(zhì)操作安全規(guī)范3團(tuán)隊(duì)配合合理有序3現(xiàn)場(chǎng)管理文明安全4實(shí)訓(xùn)報(bào)告認(rèn)真規(guī)范5數(shù)據(jù)可靠5考評(píng)員簽字考核日期合計(jì)得分一、催化劑的種類、組成及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1、催化劑基本概念化學(xué)反應(yīng)里能改變（加快或減慢）其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后（反應(yīng)過(guò)程中會(huì)改變）都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，又叫觸媒。通常把有催化劑

3、加速化學(xué)反應(yīng)，使反應(yīng)盡快達(dá)到化學(xué)平衡但并不改變反應(yīng)平衡的作用叫做催化作用。利用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率，稱為催化反應(yīng)。使化學(xué)反應(yīng)加快的催化劑為正催化劑；使化學(xué)反應(yīng)減慢的催化劑為負(fù)催化劑。催化劑有使某一反應(yīng)加速，而較少影響其他反應(yīng)的性能，稱為催化劑的選擇性。催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響非常大，有的催化劑可以使化學(xué)反應(yīng)速率加快到幾百萬(wàn)倍以上。2、催化劑的特征A催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)，而不能加速熱力學(xué)上無(wú)法進(jìn)行的反應(yīng)。在開(kāi)發(fā)一種新的化學(xué)反應(yīng)的催化劑時(shí)，首先要對(duì)該反應(yīng)體系進(jìn)行熱力學(xué)分析，看在給定條件下是否屬于熱力學(xué)上可行的反應(yīng)。特征一C催化劑對(duì)反應(yīng)具有如下選擇性：根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算，某一反

4、應(yīng)可能生成不止一種產(chǎn)物時(shí)，應(yīng)用催化劑可加速某一目的產(chǎn)物的反應(yīng)，稱為催化劑對(duì)該反應(yīng)的選擇性。工業(yè)上利用催化劑具有選擇性，使原料轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)品。特征三B催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，不能改變平衡的位置（平衡常數(shù)）。特征二3、催化劑的分類按催化劑的作用機(jī)理分配合型催化劑 催化作用的起因是由于反應(yīng)物分子與催化劑之間發(fā)生了配位作用而使前者活化，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。氧化-還原型催化劑 催化作用的起因是由于反應(yīng)物分子與催化劑發(fā)生了單個(gè)電子轉(zhuǎn)移。酸堿型催化劑 催化作用的起因是由于反應(yīng)物分子與催化劑之間發(fā)生了電子對(duì)轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)化學(xué)鍵的異裂，形成了高活性中間體，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。1233、催化劑的分類按催化反應(yīng)

5、體系的物相均一性分酶催化劑 酶是膠體大小的蛋白質(zhì)分子，其催化反應(yīng)具有均相催化反應(yīng)和多相催化反應(yīng)的特點(diǎn)。均相催化劑 指反應(yīng)過(guò)程中與反應(yīng)物分子分散于同一相中的催化劑，相應(yīng)的催化反應(yīng)稱為均相催化反應(yīng)。多相催化劑 在反應(yīng)過(guò)程中與反應(yīng)物分子分散于不同相中的催化劑，它與反應(yīng)物之間存在相界面，相應(yīng)的催化反應(yīng)稱為多相催化反應(yīng)。1233、催化劑的分類按催化劑的元素及化合態(tài)分金屬催化劑(Ni，F(xiàn)e，Cu，Pt，Pd等過(guò)渡金屬或貴金屬)，金屬氧化物催化劑和金屬硫化物催化劑(多為半導(dǎo)體)，金屬配合物催化劑和雙功能催化劑。雙功能催化劑指其催化的過(guò)程包含了兩種不同反應(yīng)機(jī)理，催化劑具有不同類型的活性中心。反應(yīng)需要在各自獨(dú)立

6、的活性中心上進(jìn)行才能完成而產(chǎn)生。3、催化劑的分類BA按狀態(tài)可分固體催化劑液體催化劑3、催化劑的分類聚合縮聚酯化縮醛化加氫脫氫氧化還原烷基化異構(gòu)化按反應(yīng)類型分123456791084、催化劑的成分活性組分載體助催化劑催化劑的成分4、催化劑的成分活性組分主催化劑又稱活性組分，指催化劑中能加速反應(yīng)的物質(zhì)，是多組分催化劑中的主體，是必備的組分。載體載體是活性組分的分散劑、黏合物或支撐體，是負(fù)載活性組分的骨架；載體的主要作用是提供孔結(jié)構(gòu)和大的表面積，同時(shí)增大催化劑的強(qiáng)度；活性物和助劑負(fù)載于載體上所得的催化劑，稱為負(fù)載型催化劑。載體的種類很多，有天然的也有人工的，可分為低比表面積和高比表面積兩類。載體的結(jié)

7、構(gòu)和性能不僅關(guān)系到催化劑的活性和選擇性，還關(guān)系到催化劑的熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度及傳遞特性等，選擇載體時(shí)必需弄清其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和其他功能。4、催化劑的成分助催化劑在催化劑里，往往加入另外一種物質(zhì)，以增強(qiáng)催化劑的催化作用，這種物質(zhì)叫做助催化劑。助催化劑加入量少(硫酸磷酸。同是苯酚與甲醛反應(yīng)合成酚醛樹脂，使用氫氧化鈉、氫氧化鋇、鹽酸、氨水、草酸、醋酸、甲酸、硫酸、磷酸、氧化鎂、氧化鋅等催化劑、其產(chǎn)品性能都有所不同。催化劑的選擇性的度量用主產(chǎn)物的產(chǎn)率來(lái)表示。5、催化劑的性能評(píng)價(jià)穩(wěn)定性定義：是指催化劑的活性和選擇性隨時(shí)間變化的情況。工業(yè)催化劑的穩(wěn)定性包括耐熱穩(wěn)定性、抗毒穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗污穩(wěn)定

8、性。這些穩(wěn)定性都各有一些表征指標(biāo)，而衡量催化劑的穩(wěn)定性的總指標(biāo)通常以壽命表示。5、催化劑的性能評(píng)價(jià)使用壽命指在指定的使用條件下，催化劑的活性能夠達(dá)到裝置生產(chǎn)能力和原料消耗定額的允許使用時(shí)同，可以是指活性下降后再生活性又恢復(fù)的累計(jì)使用時(shí)間。引起催化劑效率衰減而縮短其壽命的原因很多，主要有原料中雜質(zhì)的毒化作用（又叫催化劑中毒）；高溫時(shí)的熱作用使催化劑中活性組分的晶粒增大，從而導(dǎo)致比表面積減少、或者引起催化劑變質(zhì)；反應(yīng)原料中的塵?；蚍磻?yīng)過(guò)程中生成的碳沉積物覆蓋了催化劑表面(黑色顆粒為鎳，絲狀物為碳沉積物)；催化劑中的有效成分在反應(yīng)過(guò)程中流失；強(qiáng)烈的熱沖擊或壓力起伏使催化劑顆粒破碎；反應(yīng)物流體的沖刷使

9、催化劑粉化吹失等。5、催化劑的性能評(píng)價(jià)環(huán)境友好性工業(yè)催化劑除了要滿足以上催化性能的基本要求外，還應(yīng)滿足社會(huì)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需求，即要求催化劑是環(huán)境友好的，反應(yīng)剩余物是與自然界相容的。二、催化劑的活化、使用和再生催化劑的活化制備好的催化劑往往不具有活性，必須在使用前進(jìn)行活化處理，使其活性和選擇性提高到正常使用水平。在活化過(guò)程中，將催化劑不斷升溫，在一定的溫度范圍內(nèi)，使其具有更多的接觸面積和活性表面結(jié)構(gòu)?；罨^(guò)程常伴隨著物理和化學(xué)變化。催化劑使用合理地使用催化劑是保證催化劑活性高、壽命長(zhǎng)的主要措施之一，也是化學(xué)工業(yè)高產(chǎn)、低耗的重要措施之一。催化劑在裝填時(shí)，應(yīng)使催化劑裝填均勻，以免氣流分布不均勻而造

10、成局部過(guò)熱，燒壞催化劑現(xiàn)象。催化劑在使用時(shí)，應(yīng)防止催化劑與空氣接觸，避免已活化或還原的催化劑發(fā)生氧化而活性衰退；應(yīng)嚴(yán)格控制原料純度，避免與毒物接觸而中毒或失活；應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，避免因催化劑床層局部過(guò)熱而燒壞催化劑；應(yīng)盡量減少操作條件波動(dòng)，避免因溫度、壓力的突然變化而造成催化劑的粉碎。催化劑再生制備好的催化劑往往不具有活性，必須在使用前進(jìn)行活化處理，使其活性和選擇性提高到正常使用水平。在活化過(guò)程中，將催化劑不斷升溫，在一定的溫度范圍內(nèi)，使其具有更多的接觸面積和活性表面結(jié)構(gòu)?；罨^(guò)程常伴隨著物理和化學(xué)變化。合理地使用催化劑是保證催化劑活性高、壽命長(zhǎng)的主要措施之一，也是化學(xué)工業(yè)高產(chǎn)、低耗的重要措

11、施之一。催化劑在裝填時(shí)，應(yīng)使催化劑裝填均勻，以免氣流分布不均勻而造成局部過(guò)熱，燒壞催化劑現(xiàn)象。催化劑在使用時(shí)，應(yīng)防止催化劑與空氣接觸，避免已活化或還原的催化劑發(fā)生氧化而活性衰退；應(yīng)嚴(yán)格控制原料純度，避免與毒物接觸而中毒或失活；應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，避免因催化劑床層局部過(guò)熱而燒壞催化劑；應(yīng)盡量減少操作條件波動(dòng)，避免因溫度、壓力的突然變化而造成催化劑的粉碎。1、準(zhǔn)備工作(1)合成催化劑裝填完畢合格，催化劑灰吹除合格，系統(tǒng)N2置換合格且保壓至0.45MPa。(2)設(shè)備處于備用狀態(tài)，公用工程供應(yīng)正常。(3)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)及通信設(shè)施齊全，檢驗(yàn)合格，靈敏好用。(4)儀表及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)調(diào)校、檢驗(yàn)合格。(5)設(shè)備和管

12、道的吹掃、清洗、氣密試驗(yàn)工作已經(jīng)結(jié)束。(6)各種圖表、報(bào)表已做好準(zhǔn)備。(7)確定系統(tǒng)所有閥門關(guān)閉，聯(lián)系調(diào)度準(zhǔn)備試車寸奴。(8)通知質(zhì)檢中心作好合成工序氣密、聯(lián)動(dòng)開(kāi)車、催化劑還原的各項(xiàng)分析準(zhǔn)備工作。2、開(kāi)車(1)壓縮機(jī)本體及合成系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，按照氮?dú)庵脫Q方案進(jìn)行，合格后系統(tǒng)沖壓至0.45MPa保壓。(2)導(dǎo)通脫鹽水上水閥門，建立汽包液位50%后，關(guān)閉閥門。當(dāng)床層溫度升到與鍋爐給水溫度相同時(shí)，打開(kāi)LICA-0901及其前后切斷閥，給D-90l加入鍋爐水，同時(shí)確認(rèn)脫鹽水上水閥門關(guān)閉。(3)E-902A/B投循環(huán)水，注意高點(diǎn)排氣。(4)聯(lián)系調(diào)度引4.4 MPa過(guò)熱蒸汽至C-901前做好啟C-901

13、的準(zhǔn)備。經(jīng)同意后，啟C-901合成系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)庋h(huán)。通過(guò)C-901防喘振閥及HV0902控制系統(tǒng)壓力在0.51.0 MPa，空速10001500 h-1。2、開(kāi)車(5)按照催化劑升溫曲線，進(jìn)行催化劑的升溫還原。(6)催化劑物理水脫除以后，緩慢開(kāi)啟加氫閥，按照廠家所提供的升溫還原曲線進(jìn)行催化劑化學(xué)還原出水。(7)當(dāng)催化劑溫度升至190 后，調(diào)整進(jìn)塔氣(H2 +CO)濃度到1%2%，以0.5 /h升溫速率將催化劑溫度升至210 ；繼續(xù)提高入塔氣(H2 +CO)濃度至2%8%，以2.5/h升溫速率將催化劑溫度升至230 ，在此溫度下繼續(xù)提高人塔氣(H2 +CO)濃度至8%25%，恒溫還原2 h，直到

14、還原結(jié)束。3、正常操作(1)嚴(yán)格按照升溫曲線，進(jìn)行催化劑的升溫還原。(2)在整個(gè)還原期間，每半小時(shí)分析一次合成塔進(jìn)出口H2、CO、CO2含量。合成塔進(jìn)出口(H2 +CO)濃度差值為0.5%左右，最高不超過(guò)1.0%。升溫還原進(jìn)度見(jiàn)表23-2。階段時(shí)間/h塔熱點(diǎn)溫度/升溫速度/（/h）進(jìn)塔氣H2濃度/%系統(tǒng)壓力/MPa階段累計(jì)升溫22初溫60202500.7121460120500.75191201701000.7120170000.7還原103017019020.510.740701902100.5120.88782102302.5280.828023008250.8表23-2 升溫還原進(jìn)度4、

15、停車(1)還原時(shí)，合成塔出口溫度不準(zhǔn)高于240 ，還原結(jié)束后，將系統(tǒng)卸壓到0.15 MPa，保持合成塔出口溫度達(dá)到還原最終溫度。(2)停氣，置換。(3)降低壓力（壓縮機(jī)），降低溫度（蒸汽）。(4)關(guān)閉冷卻水。(5)切斷電源。5、數(shù)據(jù)記錄表23-3 催化劑的升溫還原操作記錄表格時(shí)間/h進(jìn)口濃度/%出口濃度/%流量差/%H2COCO2H2COCO2H2COCO21、工業(yè)上固體催化劑是由（ ）組成的。A.正催化劑和負(fù)催化劑B.主催化劑和輔催化劑C.活性組分、助催化劑和載體D.活性組分、助劑和載體2、催化劑中毒有（ ）兩種情況。A.短期性和長(zhǎng)期性B.短期性和暫時(shí)性C.暫時(shí)性和永久性D.暫時(shí)性和長(zhǎng)期性3、下列敘述中不是催化劑特征的是（ ）。 A. 催化劑的存在能提高化學(xué)反應(yīng)熱的利用率B. 催化劑只縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，而不能改變平衡狀態(tài)C.催化劑參與催化反應(yīng)，但反應(yīng)終了時(shí)，催化劑的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量都不發(fā)生改變D. 催化劑對(duì)反應(yīng)的加速作用具有選擇性4、催化劑按形態(tài)可分為 （ ）。A. 固態(tài)，液態(tài)、等離子態(tài) B. 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)C. 固態(tài)