催化劑活性好寧夏工商職業(yè)技術學院

催化劑活性好寧夏工商職業(yè)技術學院第1頁/共21頁單元一CO變換的基本原理一單元二CO變換催化劑二單元三CO變換工藝操作條件的選擇三學習情景四變換第2頁/共21頁調整氫碳比例

CO變換的原因有機硫轉換為無機硫第3頁/共21頁一氧化碳變換反應：

CO+H2O＝CO2+H2特點：可逆、放熱、反應前后體積不變，反應速率比較慢，需在催化劑作用下反應。問題一：反應熱的絕對值隨溫度的增高而減少。問題二：反應平衡常數(shù)單元一

CO變換的基本原理其中ｐ與ｙ分別表示平衡狀態(tài)下各組分分壓和摩爾分數(shù)。Kp隨溫度升高而降低。第4頁/共21頁溫度的影響蒸汽添加量的影響壓力的影響二氧化碳的影響副反應的影響影響因素影響變換反應平衡的因素第5頁/共21頁溫度升高，平衡轉化率降低。蒸汽量增大，平衡轉化率增加，變換氣中CO含量降低。壓力對變換無明顯影響。及時除去生成的CO2可提高CO變換率。副反應在高壓、低溫下容易發(fā)生，對生產不利。第6頁/共21頁1、正反應速率與CO的濃度幾乎成正比2、正反應速率與H2O濃度的關系ｒ∝ｐｍH2O

3、大多數(shù)研究證實H2濃度不影響正反應速率4、大部分研究者證實CO2抑制正反應速率5、正反應速率的表觀級數(shù)在大部分動力學方程中為0.5~

1.0變換反應動力學第7頁/共21頁

[K]O——表示中間化合物。[K]——表示催化劑

水分子首先被催化劑活性表面吸附，并分解成氫與吸附態(tài)的氧原子。氫進入氣相中，氧在催化劑表面形成氧原子吸附層。當CO撞到氧原子吸附層時，被氧化成CO2，隨后離開催化劑表面進入氣相。然后催化劑表面繼續(xù)吸附水分子，反應接著往下進行。按這個方式進行化學反應時，所需能量小，所以變換反應在催化劑存在時，速率即可大大加快。

變換反應機理第8頁/共21頁1中溫變換催化劑2低溫變換催化劑3寬溫耐硫變換催化劑單元二

CO變換催化劑第9頁/共21頁中溫變換催化劑

1、組成主要有鐵鉻系（活性高、機械強度好、耐熱性能好、能耐少量硫、壽命長、成本低）和鈷鉬系。組成：主催化劑三氧化二鐵和助催化劑三氧化二鉻，并添加氧化鉀、氧化鎂、三氧化二鋁，以提高催化劑活性和耐熱型。2、催化劑的還原與氧化

還原：3Fe2O3+CO==2Fe3O4+CO2

△H3Fe2O3+H2==2Fe3O4+H2O△H氧化：4Fe3O4+O2==6Fe2O3

△H

在生產中應嚴防煤氣中氧含量高造成催化劑超溫。停車檢查或更換催化劑時應鈍化。單元二

CO變換催化劑第10頁/共21頁低溫變換催化劑1、組成和性能：主催化劑CuO，助催化劑ZnO、Al2O3、Cr2O32、催化劑的還原與氧化還原：CuO+CO==CuO+CO2△HCuO+H2==Cu+H2O△H必須嚴格控制還原條件，將床層溫度控制在230℃以下。氧化：Cu+0.5O2==CuO△H第11頁/共21頁寬溫耐硫變換催化劑1、組成和性能：主催化劑CoO、MoO3，載體為Al2O3、Al2O3+Re2O3特點：（1）很好的低溫活性；（2）突出的耐硫和抗毒性；（3）強度高；（4）可再硫化。2、硫化：催化劑硫化后才具有催化活性，一般用CS2做硫化劑。

CS2+H2==H2S+CH4△HMoO3+2H2S+H2=MoS2+3H2O△HCoO+H2S==CoS+H2O△H必須嚴格控制溫度在180~200℃。3、反硫化Co-Mo系列變換催化劑在硫化后具有活性，而活性組分MoS2和CoS在一定條件下發(fā)生水解反應：

MoS2+2H2O==MoS2+2H2S

要求工藝氣中H2S含量不低于50~80mg/m3。第12頁/共21頁低變工藝條件全低變工藝條件中變工藝條件1、操作溫度：320~550℃2、操作壓力：幾乎無影響3、汽氣比：0.2~0.44、空間速度：催化劑活性好，采用較大速度，反之，速度較小1、溫度：190~260℃2、壓力和空速：0.8~3.0MPa壓力高則空速大3、入口氣CO含量：3%~6%4、催化劑：不選銅鋅系低變催化劑1、壓力：要求不嚴格，與工藝條件有關2、溫度：隨使用情況和催化劑活性而定3、汽氣比：0.2左右4、空速：根據生產負荷、變換率、催化劑的活性而定單元三CO變換的工藝條件的選擇第13頁/共21頁1、原始開車①對照圖紙全面核對所有設備是否安裝就緒②用空氣吹凈設備及管線內灰塵雜物③試壓④催化劑及煤氣過濾器的裝填⑤用貧氣置換系統(tǒng)⑥煤氣風機及風機進口煤氣管道置換⑦置換徹底，確保安全⑧催化劑升溫還原⑨硫化完畢進行倒換統(tǒng)操作全低變工藝崗位操作及要點第14頁/共21頁2、正常開車①全面檢查系統(tǒng)設備②送中壓蒸汽暖管，排放冷凝積水③床層溫度不低于露點溫度④根據氣量、壓力調節(jié)蒸汽加入量，控制好汽氣比⑤開車初期爐溫較低，以蒸汽量調節(jié)⑥調節(jié)蒸汽量，使爐溫在正常范圍內第15頁/共21頁3、操作要點①根據氣量大小及煤氣成分分析情況②注意觀察變換床層靈敏點和熱點溫度③根據催化劑使用情況，調整適當汽氣比和床層溫度④充分發(fā)揮催化劑的低溫活性⑤生產中如遇突然減量要及時減少或切斷蒸汽供給⑥臨時停車，先關蒸汽閥第16頁/共21頁4、催化劑的保護措施5、停車①短期停車②長期停車③緊急停車6、故障判斷和處理①變換爐系統(tǒng)著火②催化劑失活③變換系統(tǒng)壓差大④爐內溫度劇烈變化⑤出口一氧化碳超標第17頁/共21頁1、正常生產流程（見圖4-3）水煤氣全低變工藝流程第18頁/共21頁2、升溫硫化流程鈷鉬催化劑的硫化在一定溫度下（200℃），利用煤氣中的氫氣和補入的硫化氫在催化劑作用生成具有高活性的硫化物，主要反應式為：

MoO3+2H2S+H2=MoS2+3H2O+QCoO+H2S==CoS+H2O+Q