制氢装置转化中变催化剂还原方案
制氢装置转化中变催化剂还原方案
注：
此过程还需催化剂厂家确认。
转化催化剂还原的步骤 6.2.1(M)-确认转化催化剂达到还
原条件：
转化入口温度480-520℃，出口温度为820±10℃
水蒸汽量为正常负荷的50%，约控制在8t/h左右
氢气纯度>90%
中变床层温度稳定在250℃
[P]-由管GH-2101引外来开工用氢入原料气压缩机3然后根据情，开始配氢量100-200Nm/h入口分液罐D-2101，况慢
慢增加。若由于配氢量增加配氢后要密切注意系统压力，[I]-
造成系统压力升高时，要及时放空到火炬线。％开始，每
次分析转化入口气中氢气浓度，由2[I]-
％，若转化和中变温升都不明显则将氢气浓度继依次增加2％后，每次增20续提高2％，直到循环气中的氢气含量达到％
以％，继续配氢，直到循环气中的氢气含量达到6010加以后，每次提高氢气浓度20%上。注意循环气中氢浓度达到之间。O/HH时都相应要把配蒸汽量提高，维持5-7比值在
22．
相应浓度下的配入蒸汽量可参考如下计算：
3比按O/H/h计，H氮氢气循环量按5000Nm22计算5-718/22.4 ××5%最小配汽量kg/h=5000×H218/22.4
××7最大配汽量kg/h=5000×H%2转化催化剂还原升温控制表：[I]-
转化催化剂还原升温曲线：[I]-
当转化进口、出口的氢含量不变时，可认为还原合格(约12小时)
中变催化剂还原的步骤 6.2.2[I]-中变反应器配氢后，在还原初期保持催化剂床层入口温度250℃恒温2小时后以10℃
/h的速度逐步升高入口温度，但入口温度不能超过320℃。[P]-发现床层温度上升过快时，立即改脱硫后放空，并停止配氢，等原因清楚，问题得到解决后再进行还原操作。(M)-中变床层看到明显的温波通过后，床层温度达到330～400℃，进出口氢浓度在60％以上维持10小时，如出口氢浓度无明显变化且床层无明显温升时，可认为中变催化．
剂还原结束。
[I]-中变催化剂升温控制表：
中变催化剂升温控制曲线：[I]-
温度(℃)40353025201510511222334445时间(h中变催化剂还原升温曲线
转化中变催化剂配氢还原注意事项 6.2.3
状态S3
转化升温，转化催化剂、中变催化剂还原结束。
6.2.3.1转化催化剂还原升温
升温前一定要对系统进行气密实验并用氮气置换合格，升温方法如下：
第一种，氧化气氛升温。从常温升至床层出口约200℃的阶段，以氮气循环，当床层各点温度均在水蒸汽露点温度以上时，可引入水蒸气以30～40℃/小时的速度继续升温。使床层温度分布均匀，整个升温过程都应防止系统中漏入烃类。升至还原温度时，切入还原介质，控制HO/H（摩尔比）22．
小于7.0。
第二种，还原气氛升温。从常温升至床层入口约200℃阶段，用氮气循环升温，保证床层各点温度均在水蒸气露点温度以上。切换水蒸气并立即配入一定量的还原性气体，控制水氢比（体积）在7.5以下，以30～40℃/小时升温至还原温度。当使用预还原的催化剂时，应采取此方法升温。
氮气升温时，氮气中的氧含量不得大于0.5%，系统压力0.4～1.0MPa，若发现烃类进入系统，应将循环气置换掉。
水蒸气加入量一般为满负荷运行时的30～40%，以保证在各转化炉管中能均匀分配。
升温速度一般不超过50℃/小时，较慢的升温速度对催化剂和转化炉体耐火材料都是必要的，力求床层内温度差最小。
6.2.3.2转化催化剂还原注意事项
镍催化剂还原是轻微的放热反应：
NiO + H= HO + Ni 22
NiO + H= HO + Ni
22
反应过程无体积变化，提高温度和氢气分压有利于还原。
还原介质可用重整氢等富氢气体，或投用自产裂解气，不管使用哪一种还原介质其中干基氢浓度大于60%，HO/H小22。
7.5于
温度对还原过程有关键的影响，无论从镍还原的平衡还是反应速度考虑，提高温度都是有利的，在整个还原期间的催化剂床层入口要尽可能提高，维持在490～500℃，（如果上段入口处装预还原态催化剂，入口温度可以低些。）出口温度800±10℃，以利于催化剂充分还原。在大型转化炉中还原要确保各炉管均达到还原温度。为此，各烧嘴的燃料喷射量须事先检查是否合乎要求。还原过程中最好点齐全部烧嘴，以保证温度均匀，因超温不能点齐时，也应在还原过程中交
换点燃。
还原压力可根据还原系统的阻力而定，一般为0.6～1.0MPa。工业装置一般在还原气中配入水蒸气，在湿氢条件下还原。
-1，～7.0氢空速必须控制在300h以上，水氢分子比为3.0使催化剂处于还原气氛中，水氢比越低越有利于还原，还原
期间，严防原料烃进入转化炉，以防造成积碳。原始开车的
还原时间，是从催化剂床层入口温度大于小时，短时间（不
超～12℃时计，约为490℃，出口达8008小时。若停～633
过小时）被钝化的催化剂还原时间可减至车在还原气氛中进
行，重新开时只须在还原气氛中升温至投料条件即可。还
原过程中，介质可以一次通过，也可返氢循环，后者．
较为经济。
6.2.3.3中变催化剂升温还原
升温介质可用空气、氮气、过热蒸汽、天然气或工艺气等气
体。
⑴如果用干空气升温时，催化剂床层最高温度应严格控制
在150℃以下（压力小于0.7MPa），然后改用其它加热介质
继续升温。
⑵如果用过热蒸汽升温，可直接升温至220℃，在改用工艺
气升温。（综合各种因素的影响，本装置采用氮气对中变催
化剂床层进行升温）
⑶以天然气为原料加压连续转化中，最好采用氮气升温至
180℃，再用过热蒸汽升温至220℃，用工艺气继续升温。
⑷催化剂床层温升速度≤80℃/h，介质的空速200～-1300h。
中变催化剂还原注意事项 6.2.3.4才OO形式提供，必须还
原为FeB-113型催化剂以γ-Fe4323具备催化活性。℃左右，
有水蒸气存在下，通入还型催化剂在200B-113 原性气体，
会有明显的还原反应：O+9.26 kj/mol
+H+H=2FeOO3Fe223234的过度还原反应：Fe3O4如果没有水蒸气
存在，会发生O-149.92 kj/mol
=3Fe+4H+HOFe2243．
金属铁的生成会促进甲烷化反应和CO的歧化反应。
CO+3H=CH+HO+206.28 kj/mol 2242CO=CO+C+172.5 kj/mol
2上述反应会放出大量的热，易引起催化剂超温或烧结。所以当催化剂床层温度升到200℃以上时，不准用还原干气升温。
根据热力学数据，当床温为400℃时，PH /（PH+PHO）222＜0.86
就可以防止金属铁生成。
还原初期应保持催化剂床层入口温度250℃至少2h，以避免
催化剂床层底部可能出现的过快温升，其温升速度不允许超
过20℃/h，如果温升过快，则应降低入口温度，如果温升过
慢，则以10℃/h的速度逐步升高入口温度，无论如何此阶
段入口温度不得超过320℃。还原初期亦可采用试配气的方
法，以避免床层飞温造成不必要的损失。
当中变反应器操作压力0.5～2MPa，空速＞200h-1，入口温
度控制在300～370℃（还原末期可提升至370℃），经过6～8小时催化剂就可顺利的还原完毕。
在催化剂还原的同时，催化剂本体中微量的硫也被还原，并以HS的形式弛放出来。当催化剂床层温度达到220℃2时，已开始有HS的弛出，为了跟踪催化剂的本体放硫情况，2必须在中变气导转化气后，立即做硫含量分析，否则难以获得HS的分析数据。2型中变催化剂很容易还原，当采样分析中变出口B-113．
气体中H含量不变，并且达到设计要求时，即表明催化剂已
2还原结束，如出口硫含量分析合格，则提高进口温度，使出口温度比正常流程温度高10℃，经过2～4小时后，出口硫
分析合格，即表明放硫结束。
金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展
化 学 学 报
ACTA CHIMICA SINICA
综述 Review
DOI: 10.6023/A14110787
金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展
王瀛*
摘要
张丽敏
胡天军
临汾 041004)
(山西师范大学化学与材料科学学院
随着能源危机加剧和生态环境恶化, 可持续发展能源受到更大的重视. 金属空气电池作为一种绿色能源是具有
很大发展潜力的新一代电池. 与传统电池相比, 此类电池有着更高的理论能量密度, 尤其是锂空电池, 能量密度可达 3505 Wh/kg, 然而阴极缓慢的氧还原反应成为制约其发展的关键因素之一. 在简要介绍氧还原反应机理基础上, 着重 介绍了近年来氧还原催化剂如贵金属及其合金、过渡金属氧化物/硫化物、功能化碳材料和金属氮化物的研究进展, 并 根据目前所存在问题指出未来研究方向, 包括深入研究氧还原反应机理, 明确催化剂活性位; 研究催化剂结构等对催 化活性的影响, 优化制备条件, 以提高催化活性和稳定性; 根据氧还原机理设计开发新型氧还原催化剂. 关键词 金属空气电池; 氧还原反应; 催化剂; 电解液; 反应机理
Progress in Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts for Metal-Air Batteries
Wang, Ying* Zhang, Limin Hu, Tianjun
(School of Chemistry and Material Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004) Abstract With the intensification of the global energy crisis and the deterioration of ecological environment, the exploitation and utilization of sustainable energy have gained more attention. Metal-air battery as a kind of high-performance green energy may become one of the most promising next-generation battery technologies. Compared to conventional storage batteries such as Zn-Mn and lead-acid batteries, metal-air battery has higher theoretical energy density, especially Li-air battery with an extremely high theoretical density 3505 Wh/kg. Such high energy density is due to the fact that oxygen is not stored in the cell. Other advantages include stable potential, low cost and environmental friendship. However, there are many important factors that limit its commercial application. Among them, a critical issue is the sluggish kinetics of cathodic oxygen reduction reaction (ORR), so it is necessary to develop ORR catalytic materials for enhancing the kinetics. Recently, there are many researches about ORR catalysts. In addition to a brief introduction of the reaction mechanism of ORR, the paper introduced the current research progress of four groups of cathodic catalysts including noble metal and its alloys, transition-metal oxides/sulfides, functional carbon materials and metal nitrides. However, there are still many problems, such as the lack of fundamental mechanistic study, high cost of Pt-based catalyst, uncertain active site of functional carbon materials and low activity for non-noble metal catalysts. In summary, great efforts should be needed. Based on this, the authors pointed out the development direction for ORR catalysts. The future research direction of cathodic catalysts would include: (1) researching the elusive oxygen reaction mechanism and defining the active sites, (2) studying the effect of physical structure parameters (e.g., structure, morphology, size) on the activity and optimizing synthesis conditions of catalysts to obtain better activity and stability, (3) developing novel efficient and inexpensive catalysts in according to the oxygen reaction mechanism. Keywords metal-air batteries; oxygen reduction reaction; catalyst; electrolyte; reaction mechanism
1
引言
随着煤、石油、天然气等不可再生能源的逐渐枯竭 及全球气候变化, 可持续发展能源的开发与应用成为未 来人类社会发展所面临的重要问题之一. 金属空气电池 作为一种绿色能源, 具有无毒、 无污染、 放电电压平稳、 高比能量、储存寿命长、价格相对较低等优点. 此类电 池是以金属(锌、锂、铝等)和氧气为燃料将化学能转变 为电能, 既有丰富的廉价资源, 又可再生利用, 而且比 氢燃料电池结构简单, 是很有应用前景的新能源[1]. 与
现有的铅酸、镍氢等电池相比, 金属空气电池具有更高 的能量密度和比能量, 尤其是锂空电池, 其能量密度理 论值可达 3505 Wh/kg[2], 远高于锂离子电池[3～5]. 目前, 金属空气电池的研究已取得较大进展, 然而电池阴极缓 慢的氧还原反应制约了整个电池的性能, 成为其商业化 应用道路上的一个障碍. 为进一步提高电池性能, 国内 外学者对氧还原催化剂进行了广泛研究[6～8]. 本文结合 金属空气电池工作原理, 较为系统地综述了近年来氧还 原催化剂的研究进展, 并对其发展趋势进行了探讨.
* E-mail: wangyme@https://www.360docs.net/doc/e77604921.html,; zhanglm@https://www.360docs.net/doc/e77604921.html, Received November 16, 2014; published January 23, 2015. Project supported by Natural Science Foundation of Shanxi Normal University (No. ZR1402). 项目受山西师范大学自然科学基金(No. ZR1402)资助.
316
https://www.360docs.net/doc/e77604921.html,
? 2015 Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences
Acta Chim. Sinica 2015, 73, 316—325
钯碳反应危险性
还原反应有的比较安全，但是有几种还原反应危险性较大，如初生态氢还原和催化加氢还原等均较危险。无论是利用初生态氢还原，还是用钯炭催化剂把氢气活化后还原，都有氢气存在，氢气的爆炸极限为4%～75%。特别是催化加氢，大都在加热加压条件下进行，如果操作失误或因设备缺陷有氢气泄漏，与空气形成爆炸气体混合物，遇上火源即能爆炸。操作过程中要严格控制温度、压力和流量；车间内的电气设备必须符合该爆炸危险区域内的防爆要求，且不宜在车间顶部敷设电线及安装电线接线箱；厂房通风要好，采用轻质屋顶，设置天窗或风帽，使氢气及时逸出；反应中产生的氢气可用排气管导出车间屋顶，经过阻火器向外排放；加压反应的设备要配备安全阀，反应中产生压力的设备要装设爆破板；还可以安装氢气检测和报警装置。 钯炭催化剂吸潮后在空气中有自燃危险，即使没有火源存在，也能使氢气和空气的混合物发生爆炸、燃烧。因此，用它们来催化氢气进行还原反应时，必须先用氮气置换反应器内的全部空气，经过测定证实含氧量降低到符合要求后，方可通入氢气。反应结束后，应先用氮气把反应器内的氢气置换干净，方能打开孔盖出料，以免外界空气与反应器内的氢气相混，在钯炭催化剂钯炭催化剂作用下发生燃烧、爆炸。钯炭催化剂活化后应当储存于酒精中。钯炭催化剂回收时要用酒精及清水充分洗涤，过滤抽真空时不得抽得太干，以免氧化着火。 用保险粉（Na2S2O4）做还原剂时，要注意保险粉遇水发热，在潮湿空气中能分解析出硫，硫蒸气受热有自燃的危险。保险粉本身受热到190℃也有分解爆炸的危险，
应妥善储藏，防止受潮；用水溶解时，要控制温度，可以在开动搅拌的情况下将保险粉分批加入冷水中，待溶解后，再与有机物接触进行反应。 还原剂钯炭催化剂是一种遇火燃烧物质，在潮湿空气中能自燃，遇水和酸即分解放出大量氢气，同时产生高热，可使氢气燃烧而引起爆炸事故，应储于密闭容器中，置于干燥处，防水防潮并远离火源。在工艺过程中，调节酸、碱度时要特别注意，防止加酸过快、过多。使用钯炭催化剂作还原剂时，要特别注意安全问题，因为这种催化剂危险性很大，遇空气和水都能燃烧，必须在氮气保护下使用，平时浸没于煤油中储存。 上述还原剂遇氧化剂会猛烈发生反应，产生大量热量，也有发生燃烧爆炸的危险。还原反应的中间体，特别是硝基化合物还原反应的中间体具有一定的火灾危险。例如，邻硝基苯甲醚还原为邻氨基苯甲醚的过程中，产生氧化偶氮苯甲醚，该中间体受热到150℃能自燃。苯胺在生产中如果反应条件控制不好，可以生成爆炸危险性很大的环已胺。 采用危险性小，还原效率高的新型还原剂，对安全生产有很大的意义。例如采用硫化钠代替铁粉还原，可以避免氢气产生，同时还解决了铁泥堆积的问题。
氨合成升温还原方案
TA201-2 / TA201-2-H氨合成催化剂装φ2400mm氨合成塔还原方案 催化剂的还原质量关系到催化剂的性能，能否正常发挥。因此，事先应制定升温还原方案。本次选用TA201-2型铁钴系氨合成催化剂，采用分层还原方式还原，因此要严格控制好各层还原温度和各层还原温度的交叉配合。 一、氨合成催化剂的升温还原 氨合成催化剂以氧化铁为主要成份，未还原的催化剂不起催化作用，用氢气还原成α-Fe结晶才有催化活性。氨合成催化剂的升温还原过程中，催化剂的物理化学性质将发生重要变化，这些变化将对催化剂的催化性能起重要影响，因此还原过程中的操作条件控制十分重要。催化剂在还原过程中的主要化学反应可用下式表示： Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O △H0298=149.9J/mol 还原产物铁是以分散很细的α-Fe晶粒（～200A0）的形式存在催化剂中，构成氨合成催化剂的活性中心。 氨合成催化剂升温还原时理论出水量的计算 催化剂还原操作的终点是以催化剂还原度来判断的。还原操作实践中还原度通常又是以累计出水量来间接量度。一般要求还原终点的累计出水量应达到理论出水量的95%以上。 理论出水量计算公式： G==18/55.86×7%/（1+M）×（M+3/2）W 式中：G-----理论出水量，Kg； M---铁比，Fe+2/Fe+3== Fe+2%/Fe+3% W---待还原催化剂总重量Kg； 二、催化剂还原前的准备工作 1、合成单元的气密试验工作已结束。 2 、各设备、调节阀、仪表元件等均处于良好状态。 3、合成回路进行氮气置换合格，合成塔吹灰后，压缩机采用氮气进行系统循环，并清除过滤器中的催化剂灰。 4、排氨水的临时管道配置结束，稀氨水接收装置具备接收氨水的条件。 5 、化验室具备分析还原水汽浓度和气体成分等条件 6 、开工加热电炉具备投入运行的条件。 7 、对所有连接处进行检查，确认无泄漏。 8、检查g1、g2、g3、g4测温电偶各点长度是否正确，插入电偶套管后需留长度500mm，复查各仪表均正常，合成回路各仪表，特别是合成塔床层温度指示均应处于正常运行状态。 9、检查合成塔壁气阀、热交主汽阀、零米冷激阀、第一床层出口冷激阀、1＃层换热气冷气阀、2＃层换热气冷气阀及塔底换热气冷气阀；应全部置于手动开启状态。
精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件
精脱硫转化系统开车方案及操作规程 第一节精脱硫转化系统生产原理及流程 一、原理 1、精脱硫原理 通过铁钼触媒及镍钼触媒将焦炉气中的硫醇（RSR,噻吩（GH4S）、二硫化碳（CS）、硫氧化碳（COS等有机硫加氢转化成无机硫HS、不饱和烃加氢转化为饱和烃；再利用铁锰脱硫剂及氧化锌脱硫剂，除去HS,使焦炉气硫含量w O.lppm。 （1）加氢反应 RSH+H2=RH+H2S +Q;RSR ' +H=RH+R H+HS+Q C4H4S+4H2=C4H10+H2S+Q; CS 2+4H2=CH4+2H2S+Q COS+2H=CO+2HS C 2H4+H2=C2H6+Q 生产中铁钼触媒在进行上述反应的同时还存在以下副反应： CO+3H2=CH4+H2 O+Q （甲烷化反应） 2 H+O=2HO+Q（ 燃烧反应） C2H4=C+CH4 +Q（析碳反应） 2CO=C+C2+OQ（析碳反应） 生产中加氢反应及副反应均为放热反应，在操作中应控制好触媒层温度。铁钼触媒主要的副反应是甲烷化反应，因此操作中要注意原料气中CO含量的变化。 （2）脱硫反应
①铁锰脱硫剂对H2S的吸收反应： FeS+H2S=FeS2+H2 MnO+2HS=MnS+2HO Mn S+2S= MnS+H ②氧化锌脱硫剂对硫的吸收反应： Zn O+bS=Z nS+bO 2、转化原理 在焦炉气中加入水蒸汽，在一定压力及温度下，通过催化剂作用， 生成合成甲醇有用的H2、CO及CQ。 转化反应：CH4+H2O= C0+3出Q CO+ H 20= CQ+H2+Q CH 4 = C+2H— Q 二、流程 1 、精脱硫转化系统流程叙述 来自焦炉气压缩机（C201）的焦炉气含H b S< 20mg/Nm有机硫 250mg/Nm其压力为2.5MPa温度100?110C。焦炉气通过两台并联的脱油剂槽（D106a、b）脱除掉焦炉气中的油水之后进入冷热交换器 （E104）,被来自铁锰脱硫槽D103a D103b的一级脱硫气第一次加热；然后进入原料气第一预热器（E101）被来自转化气废热锅炉（E105）的转化气第二次加热；再经原料气第二预热器（E102）被来自气气换热器
天然气蒸汽转化制氢
1、国外天然气制氢的工业技术进展 目前，拥有天然气制氢技术的国外公司主要合法国的德希尼布(Technip)，德国的鲁奇(Lurgi)、林德(Linde)和伍德(Uhde)，英国的福斯特惠勒(Foster Wheeler)及丹麦的托普索(Topsoe)等，综合能耗基本在11.30-12.56GJ/1000m3H2。天然气制氢主要采用白热转化法和蒸汽转化法两种工艺，以Technip、Uhde、Linde三种蒸汽转化工艺为代表的蒸汽转化法最具优势，装置上应用最多。采用Technip 工艺在加拿大建没的最大的单系列制氢装置规模已达23.6×104m3/h。 天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成： ①料气处理单元主要是天然气的脱硫，采用Co-Mo催化剂加氢串ZnO 的脱硫工艺。对于大规模的制氢装置内于原料气的处理量较大，因此在压缩原料气时，可选择较大的离心式压缩机。离心式压缩机可选择电驱动、蒸汽透平驱动和燃气驱动。 ②蒸汽转化单元核心是转化炉，拥有天然气制氢技术的各大公司转化炉的型式、结构各有特点，上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。虽然对流段换热器设置不同，但是从进／出对流段烟气温度数据可知，烟道气的热回收率相差不大。在近期的工艺设置上，各公司在蒸汽转化单元都采用了高温转化，采用较高转化温度和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高，从而节约原料消耗。 ③ CO变换单元按照变换温度分，变换工艺可分为高温变换(350～400℃)和中温变换(低于300～350℃)。近年来，由于注意对资源的节约，在变换单元的工艺设置上，一些公司开始采用CO高温变换加低温变换的两段变换工艺设置，以近一步降低原料的消耗。 ④氢气提纯单元各制氢公司在工艺中已采用能耗较低的变压吸附(PSA)净化分离系统代替了能耗高的脱碳净化系统和甲烷化工序，实现节能和简化流程的目标，在装置出口处可获得纯度高达99.9％的氢气。各制氢公司采用的PSA 系统均是从PSA专利商处购买相关的设计和设备，国外主要PSA技术供应商有UOP、Linde、Air Liquide和Air Products公司。 配合上述工艺过程，天然气制氢技术中应用了加氢催化剂、脱硫剂、预转化
钯碳催化剂由于其具有高活性和特定的反应选择性
一、钯碳使用 钯碳的添加量要根据反应的类型以及底物的活性来定,工业上一般的添加量一般在千分之一到百分之一,太少就速度慢,太多了成本就上去了,加完氢后钯碳要套用若干次,但要补加百分之二十到五十的新鲜钯碳. 另外,过滤出来的废钯碳用酸洗涤好,因为钯碳失活的原因主要是表面被杂质覆盖住,所以我们要把它清洁干净就可以了。 二、废钯的产生 钯碳催化剂由于其具有高活性和特定的反应选择性，广泛应用于非饱和有机化合物如烯烃、不饱和羧酸等的加氢反应 中。不同制备过程或者各细节控制条件的不同、不当，都会对钯碳催化剂的活性产生较大的影响，这些特殊的步骤对催化剂活性寿命影响至关重要。同时贵金属钯等催化剂应用于非饱和有机物的加氢反应时对毒物比较敏感，而且反应环境的变化，如反应温度和反应热（烧结）都会引起催化剂自身活性中心的物理变化。这些作用以及催化剂毒物的累积都会引起催化剂活性下降即产生了废钯。 三、钯碳含量的稳定性 1、钯碳催化剂的磨损流失
钯碳催化剂的磨损主要是由以下原因造成的： （1）在催化剂运输、储存和装填过程中，因振动和碰撞，催化剂颗粒之间以及催化剂颗粒与设备器具之间发生磨擦，引起催化剂落粉； （2）在生产过程中，因反应器液位波动，催化剂床层上的催化剂活性组分钯在进料溶液的直接冲刷下流失； （3）工艺调节不及时，如进料温度变化过大，引起加氢釜内的液体“闪蒸”，颗粒之间的磨擦加剧。 2、钯碳催化剂的结垢 氧化反应的副反应会生成一些高分子有机物以及金属腐蚀产物，这些副产物的粘性较大，吸附在催化剂表面和微孔内，覆盖了一部分催化剂活性中心，阻碍了加氢反应。在氧化单元开、停车时，这些粘性物质的含量更高，会导致催化剂失活。 3、钯碳催化剂中毒 （1）当原料中所含的杂质浓度过高时，活性中心钯与杂质结合，造成有效活性中心浓度下降，催化剂出现中毒现象，需经过一段时间的氢化才能逐渐恢复活性。 （2）永久性中毒 硫会造成催化剂永久性中毒。硫化物（如硫酸盐等）随原
甲醇水蒸汽重整制氢催化剂甲醇还原方案
甲醇水蒸汽重整制氢催化剂甲醇还原方案 甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的还原活化原则上应用H2还原剂，可以得到高的催化活性，在对转化率要求不太严格的情况下可以采用甲醇作为还原剂，但可能造成约10%活性损失。 催化剂的装填采用阶梯式装填方式可得到较好的温度分布。可以用相应颗粒大小的石英砂作为补充以形成催化剂的梯度分布，由入口到出口阶梯式增加催化剂的用量。 催化剂的还原温度和使用温度对催化剂的活性及寿命影响很大，严禁出现超温现象。当温度＞320℃易形成积碳，铜烧结，催化剂的活性显著降低甚至失活。 现根据适当的资料就甲醇作为还原剂，提供如下方案以供参考。 1，催化剂的升温 1.1升温介质 通常情况下应用氮气作为升温介质，当氮气不便时也可应用空气作为升温介质。但还原阶 段的升温应用还原剂的气态组分作为升温用介质。 1.2升温的空速 考虑到小反应器，由于放热量有限，拟采用相对较小的空速，一般为2.0~4.0h-1。还原初期，当反应放热较大时，宜采用较低的空速，以方便温度的控制。 1.3升温中注意事项 MW-612型催化剂在升温过程中，于50~130℃之间可能发生温升较慢的现象，这是因为催 化剂在脱除制备过程中加入的物理水有关。 1.4催化剂的还原 MW-612型催化剂的H2还原的特点是速度快，当利用甲醇还原时，受甲醇分子结构的影响，需采用较高的甲醇分压以利于甲醇的渗透和与催化剂表面的接触，所以适当的提高系统压力对催化剂还原时有益和必须的。还原实践证明，进口温度为180℃，催化剂可在较低甲醇浓度下完成还原反应。 1.4.1还原剂 甲醇水，甲醇：水=1：0.2~1，甲醇中不含氯、硫和油，水用去离子水。 1.4.2甲醇与水的比，刚开始时，利用较小的液空速，较高的甲醇含量，以利于氧化铜的还原和水分的排除，随着还原反应的进行，逐渐提高水的比例。甲醇、水的比例可根据流量泵的流量来调整，计量应准确，应根据反应床层的温度变化随时调整，防止催化剂床层飞温，造成催化剂活性的降低。 1.4.3还原温度
制氢装置转化中变催化剂还原方案
制氢装置转化中变催化剂还原方案 注： 此过程还需催化剂厂家确认。 6.2.1转化催化剂还原的步骤 (M)-确认转化催化剂达到还原条件： 转化入口温度480-520℃，出口温度为820±10℃ 水蒸汽量为正常负荷的50%，约控制在8t/h左右 氢气纯度>90% 中变床层温度稳定在250℃ [P]-由管GH-2101引外来开工用氢入原料气压缩机入口分液罐D-2101，开始配氢量100-200Nm3/h，然后根据情况慢慢增加。 [I]-配氢后要密切注意系统压力，若由于配氢量增加造成系统压力升高时，要及时放空到火炬线。 [I]-分析转化入口气中氢气浓度，由2％开始，每次依次增加2％，若转化和中变温升都不明显则将氢气浓度继续提高2％，直到循环气中的氢气含量达到20％后，每次增加10％，继续配氢，直到循环气中的氢气含量达到60％以上。注意循环气中氢浓度达到20%以后，每次提高氢气浓度时都相应要把配蒸汽量提高，维持H2O/H2比值在5-7之间。
相应浓度下的配入蒸汽量可参考如下计算： 氮氢气循环量按5000Nm3/h计，H2O/H2比按 5-7计算 最小配汽量kg/h=5000×H2%×5×18/22.4 最大配汽量kg/h=5000×H2%×7×18/22.4 [I]-转化催化剂还原升温控制表： 温度范围（℃）升温速度 （℃/h） 时间（h） 累计时间 （h） 常温～130 10 10 10 130 恒温10 20 130～220 10-15 8 28 220 恒温10 38 220～350 10 12 50 350 恒温10 60 350～800 30 15 75 [I]-转化催化剂还原升温曲线：
制氢的全部方法
制氢的全部方法 一、电解水制氢 多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。 二、水煤气法制氢 用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO 而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。 三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。 四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。 五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。 六、酿造工业副产 用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。 七、铁与水蒸气反应制氢 但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰。 八、金属与酸反应制氢气， 当然，金属必须是活动性排在氢前的（钾，钙，钠不行），可以用镁铝锌铁锡铅。酸不能用硝酸和浓硫酸。 工厂生产方法有： 1、电解水制氢． 水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及
催化剂的再生方案二
催化剂的再生方案二 1、再生目的 GZ-10催化剂在正常运转过程中，催化剂上的积碳量会逐渐增加。催化剂上的积碳量达到一定程度时，需要进行催化剂再生以除去积碳恢复催化剂的活性。 2、再生方法 GZ-10催化剂再生方法有两种，一为器内再生，即催化剂在反应器中不卸出，直接采用含氧气体介质再生；另一种为器外再生方法，它是将待再生的失活催化剂从反应器中卸出，运送到专门的催化剂再生工厂进行再生。结合本装置以下论述器内蒸汽再生方法。 水蒸气再生 (1)反应系统准备工作 (a)液化气改进另一反应器，再生反应器切除，从安全阀付线或再生气线缓慢泄压，反应器底排污油，按再生流程拆加盲板。 (b)再生炉点火，蒸汽脱水进再生炉，蒸汽量在 4 000kg/h~7000kg/h. .(c)再生水蒸气至换热器管线配管完成并安装好孔板流量计、校好蒸汽、净化风流量表以及加热炉、反应器各温度点。 (d)在反应器出口装上两个气体采样口。 (e)联系调度、供热、供气保证瓦斯、蒸汽、风的供应，且蒸汽压力≮0.8MPa，净化风压力≮0.5MPa。 (2)水蒸气再生流程
反应器 空气 (3)再生操作条件 压力：常压 介质：水蒸汽+空气 最高床层温度：＜450℃ 注意：反应系统引入水蒸气前提条件是反应器催化剂床层温度必须大于200℃，禁止有液态水进入反应器内水击催化剂。 (4)操作步骤 (a)再生炉按规程点火升温，当炉膛温度升到300℃时，蒸汽先脱水，然后改入再生炉、经反应器在出口通过再生气除焦罐在高点放空，蒸汽量逐步提高到要求值。 (b)当反应器入口温度升到360℃时，开始升温，并缓慢通入空气，逐步提高氧含量到0.4～0.6v%，此时要严密注视温升变化。 (c)当床层温升≯10℃时，可以逐渐增加氧含量，每次增加0.2v%，最高≯1v%。 (d)当床层温升基本消失后，恒温1小时，确保温升基本消失，氧含量逐渐降至0.2v%，反应器入口以25～30℃/h的速度升至420℃恒温。 (e)床层温度基本稳定后，氧含量逐步增加到0.6～0.8v%，此时
天然气制氢的基本原理及工业技术进展
天然气制氢的基本原理及工业技术进展 一、天然气蒸汽转化的基本原理 1.蒸汽转化反应的基本原理 天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，研究天然气蒸汽转化原理可以甲烷为例来进行。 甲烷蒸汽转化反应为一复杂的反应体系，但主要是蒸汽转化反应和一氧化碳的变换反应。 主反应： CH4+H2O===CO+3H2 CH4+2H2O===CO2+4H2 CH4+CO2===2CO+2H2 CH4+2CO2===3CO+H2+H2O CH4+3CO2===4CO+2H2O CO+H2O===CO2+H2 副反应： CH4===C+2H2 2CO===C+CO2 CO+H2===C+H2O 副反应既消耗了原料，并且析出的炭黑沉积在催化剂表面将使催化剂失活，因此必须抑制副反应的发生。 转化反应的特点如下：
1)可逆反应在一定的条件下，反应可以向右进行生成CO 和H2，称为正反应；随着生成物浓度的增加，反应也可以 向左进行，生成甲烷和水蒸气，称为逆反应。因此生产中必须控制好工艺条件，是反应向右进行，生成尽可能多的CO 和H2。 2)气体体积增大反应一分子甲烷和一分子水蒸气反应后，可以 生成一分子CO和三分子H2，因此当其他条件确定时，降低压力有利于正反应的进行，从而降低转化气中甲烷的含 量。 3)吸热反应甲烷的蒸汽转化反应是强吸热反应，为了使 正反应进行的更快、更彻底，就必须由外界提供大量的热量，以保持较高的反应温度。 4)气-固相催化反应甲烷的蒸汽转化反应，在无催化剂的 参与的条件下，反应的速度缓慢。只有在找到了合适的催化 剂镍，才使得转化的反应实现工业化称为可能，因此转化反 应属于气-固相催化反应。 2.化学平衡及影响因素 3.反应速率及影响速率 在没有催化剂的情况时，即使在相当高的温度下，甲烷蒸汽转化反应的速率也是很慢的。当有催化剂存在时，则能大大加快反应速率；甲烷蒸汽转化反应速率对反应温度升高而加快，扩散
3催化转移加氢及其在有机合成中的应用
有机化工与催化 收稿日期:2003212215 作者简介:郑纯智(1972-),男,博士研究生,讲师,主要从事催化及有机合成方面的研究。 催化转移加氢及其在有机合成中的应用 郑纯智,张继炎,王日杰 (天津大学化工学院工业催化科学与工程系,天津300072) 摘 要:催化转移加氢法是有机合成中常用的一种加氢方法,由于使用的氢源不是氢气,而是其他一些含有氢的多原子化学物质,使得其加氢过程与用氢气的加氢过程相比,具有安全性高、反应温度低、设备要求低和选择性高等优点。催化转移加氢法在均相有机合成中的应用十分广泛,尤其在不对称合成中应用更为广泛。此外,在多相催化加氢中也有十分广泛的用途,并对催化转移加氢法的特点及在有机合成中的主要用途进行了评述。关键词:催化转移加氢;氢解;氢给予体;有机合成 中图分类号:O643.38;TQ426.94 文献标识码:A 文章编号:100821143(2004)0320029207 C atalytic transfer hydrogenation and its application in organic synthesis ZH EN G Chun 2z hi ,ZHA N G Ji 2yan ,W A N G Ri 2jie (Department of Catalysis Science and Technology , Faculty of Chemical Engineering ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China ) Abstract :Catalytic transfer hydrogenation is a method widely used in organic synthesis ,using other hydrogen 2containing multi 2atoms substance as the hydrogen sources instead of hydrogen.This method features high safety ,low reaction temperature ,low requirement on equipment and higher selectivity.It is widely adopted in both homogeneous organic synthesis ,especially in asymmetric synthesis ,and heterogeneous https://www.360docs.net/doc/e77604921.html,test advances in catalytic transfer hydrogenation were reviewed.K ey w ords :catalytic transfer hydrogenation ;hydrogenolysis ;hydrogen donor ;organic synthesis C LC number :O643.38;TQ426.94 Docum ent code :A A rticle I D :100821143(2004)0320029207 催化转移加氢(CTH )是有机合成中的一种有效还原手段。它采用含氢的多原子分子作氢源(称作氢给予体,如甲酸及其盐、肼、烃、醇等),反应中氢从氢给予体转移给反应底物(氢受体)。由于反应中不直接使用H 2,且多在常压下进行,反应温度较低,对设备要求也不高,因此,降低了反应的危险性。此外,CTH 反应中氢源的多样性又为提高反应的选择性提供了一种新途径。因此,无论在实验室还是工业生产中,CTH 法均具有广阔的应用前景。 Sivanandaiah K M 与其合作者早在20世纪30 年代就开始进行CTH 的研究,但由于早期研究不够成功,产率一般,因而未能得到重视。随着催化剂 负载量的增大和不同有效氢给予体的出现,情况发生了很大改变。现在此法已越来越受到人们的重视,并已有以工业化为目的的研究[1]。虽然国内有研究者事实上在反应中使用了CTH 法,但多数集中于均相催化剂的应用,而采用多相催化[2-4]的则较少,更无人对其近期的进展进行系统的报道。为此,本文对CTH 法的反应条件及应用范围等的近期研究进行评述等。 1 反应条件 在CTH 反应的研究中,几个关键的条件是:催化剂及其制备条件,氢给予体种类,反应温度, 2004年3月第12卷第3期 工业催化INDUSTRIAL CA TAL YSIS Mar.2004 Vol.12 No.3
钯催化反应及其机理
钯催化反应及其机理研究 摘要：目前过渡金属催化的有机反应研究一直是一个比较热的话题，其中由于钯催化的反应活性和稳定性等原因，使其在有机反应中得到了广泛的使用，被全球广泛关注。本文主要列举了钯催化的交叉偶联反应的机理，及与偶联反应相关的钯催化的碳氢键活化反应、钯催化的脂肪醇的芳基化反应等的机理。 关键词：过渡金属催化偶联反应钯催化机理 1.引言 进入二十一世纪以后，钯催化的偶联反应已经建立了比较完整的理论体系，研究的侧重点也和以前有所不同化学键的断裂和形成是有机化学的核心问题之一。在众多化学键的断裂和形成方式中，过渡金属催化的有机反应有着独特的优势：这类反应通常具有温和的反应条件，产率很高并有很好的选择性（包含立体、化学、区域选择性）。很多常规方法根本无法实现的化学反应，采用了过渡金属催化后可以很容易地得到实现。在众多过渡金属中，金属钯是目前研究得最深入的一个。自上世纪七十年代以来，随着Kumada，Heck，Suzuki，Negishi [1]等偶联反应的陆续发现，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用。 2.钯催化各反应机理的研究 2.1.钯催化的交叉偶联反应 自上世纪七十年代以来，随着Kumada，Heck，Suzuki，Negishi 等偶联反应的陆续发现[1]，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用[2]。交叉偶联，就是两个不同的有机分子通过反应连在了一起（英文中交叉偶联为crosscoupling，同种分子偶联为homo coupling）。 2.1.1Heck反应 Heck 反应是不饱和卤代烃和烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的反应，是一类形成与不饱和双键相连的新C—C 键的重要反应[3]。反应物主要为卤代芳烃（碘、溴）与含
催化剂再生方案
催化剂再生方案 1. 催化剂再生点的判断 ①催化剂已连续运行了30天以上； ②反应温度提高到580℃以上，反应效果仍然没有明显改善； ③反应器温升较初期明显下降； ④碳四烯烃转化率下降明显，小于70%； ⑤装置的芳烃产率快速下降； ⑥反应液中的芳烃含量明显减少； ⑦气相中的氢气、乙烷、丙烷含量明显下降，丙烯含量增加到5%以上，丙烷含量降至5%以下； ⑧反应器的上下压差较开工初期明显偏高。 2. 催化剂末期操作注意事项 ①反应温度应逐步提高，随着温度的提高，结焦速度加快，催化剂活性下降速度加快； ②要密切注意反应气相中的碳四以上组分的含量，防止压缩机带液，如果发现压缩机带液严重，不管什么情况都应停止该套反应系统的运行，切换反应器； ③由于催化剂运行末期需要较高的反应温度，必然导致装置能耗上升，应根据经济性进行反应器的切换，而无需坚持运行到最后阶段； ④如果设备结焦严重，导致反应压力升高到设计值以上，或系统压力超过设备的设计压力，应立即降低进料量，必要时停止装置运行，按步骤切换反应器； 3. 催化剂寿命判断 每进行一次或几次催化剂再生后，催化剂的活性都会有微小的下降，反应器物料的初始温度都会有所提高，这个过程是缓慢的，也是正常的。但当反应器的投料温度始终必须维持在一个较高的水平上，否则无法达到产品质量及收率的要求，同时催化剂的单程运行周期低于7天（原料合格的情况下），催化剂各项性能指标较初期均有大幅度的下降，并且再生后仍不能改善，这时就应该考虑切换反应器或更换新的催化剂了。
在催化剂运行的末期，装置能耗升高，从经济效益的角度考虑，如果没有特殊情况，应考虑立即更换催化剂。 4. 催化剂再生 4.1 反应器的切换 4.1.1 待投料反应器的升温 待投料反应器用氮气置换后处于保压状态，待投料反应器的升温介质可以用氮气，具体步骤参考升温及干燥步骤以及反应系统投料两部分内容。由于本装置无循环干气，所以待投料反应器用氮气升温。 4.1.2 反应器的切换 （1）待投料反应器用氮气升温：将要投用且已经进行氮气置换合格的反应器按正常开工步骤升温并调整至正常操作，逐渐降低待再生反应器的进料负荷至30%，同时缓慢降低反应温度，降温速度不超过30℃/h。当反应温度降至300℃时，将进料负荷降至20%，当反应器内温度降至250℃以下且加热炉炉膛温度在300℃以下时，停止反应器进料，同时熄灭加热炉火嘴。注意新的反应器提高的负荷要与需要再生的反应器降低的负荷相对应，保持进料量的较小波动，尽量避免对后续冷箱系统的影响。 （2）将待再生反应系统现场改为再生流程并加装相应盲板，注意检查盲板位置，确认该系统与其它系统已完全隔离。 4.2 氮气置换 （1）待再生系统隔离确认无误后，打开E-1201A管程出口管线上放空阀门，向火炬系统泄压至0.05MPa。 （2）打开R-1201A入口管线上的氮气阀门，将系统充压至0.3Mpag。 （3）压力稳定后，打开E-1201A管程出口管线上放空阀门放空，将系统卸压至0.02Mpag。注意系统压力必须保持正压。 （4）关闭卸压阀门，系统重新充入氮气至0.3Mpag，将系统卸压至0.02Mpag。如此反复进行直至系统中可燃气含量符合要求（<0.1%合格）。 （5）氮气置换步骤完成后，将反应系统与再生系统连通起来。打开氮气流量控制器向系统充氮气，达到0.25Mpag时系统保压。
天然气水蒸气转化设计
天然气水蒸气转化设计 一、氢气的用途及制造方法 氢气是炼油工业中加氢裂化、加氢精制等加氢工艺中主要的原料。在工业生产中，制氢包括两个过程，即含氢气体制造（造气）及氢气提纯（净化）。根据不同的制氢原料和所需氢气用途不同，采用不同制造工艺，得到不同纯度的氢气。目前制造含氢气体的原料主要是碳氢化合物，包括固体（煤）、液体（石油）及气体（天然气、炼厂气）。水是制造氢气的另一重要原料，如电解水。水也可以与碳氢化合物相结合制得氢气―即烃的水蒸气转化法。 二、天然气和水蒸气转化制氢 天然气是廉价的制氢原料。天然气和油田伴生气的主要成分是CH4，杂质含量少，含硫量也低，主要是硫化氢，含少量的羰基硫和硫醇，很容易加工处理，是制氢的好原料。 天然气是由以低分子饱和烃为主的烃类气体与少量非烃类气体组成的混合气体。目前天然气大型化工利用的主要途径是经过合成气生产合成氨、甲醇及合成油等。而在上述产品的生产装置中，天然气转化制合成气工序的投资及生产费用通常占装置总投资及总生产费用的60%左右。因此，在天然气的化工利用中，天然气转化制合成气占有特别重要的地
位。以天然气为原料生产合成气的方法主要有转化法和部分氧化法。 工业上多采用水蒸气转化法，水蒸气转化是指烃类被水蒸气转化为氢气和一氧化碳及二氧化碳的化学反应。蒸汽转化核心是转化炉，拥有天然气制氢技术的各大公司转化炉的型式、结构各有特点，上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。虽然对流段换热器设置不同，但是从进出对流段烟气温度数据可知，烟道气的热回收率相差不大。在近期的工艺设置上，各公司普遍采用较高转化温度和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高，从而简化原料的消耗。 天然气蒸汽转化炉 天然气蒸汽转化炉是天然气蒸汽转化制合成气的主体设备。它是使天然气与蒸汽混合物通过转化管（反应管）转化成富含氢、一氧化碳、二氧化碳的合成气。转化管由外部辐射加热，管内装有含镍催化剂。 蒸汽转化炉炉型很多，按加热方法不同，大致可分为顶部烧嘴炉和侧壁烧嘴炉。 顶部烧嘴炉 外观呈方箱型结构，设有辐射室和对流室(段)，两室并排连成一体。辐射室交错排列转化管和顶部烧嘴。对流室内设置有锅炉、蒸汽过热器、天然气与蒸汽混合物预热器、锅炉给水预热器等。 侧壁烧嘴炉 是竖式箱形炉，由辐射室和对流室两部分组成。辐射室沿其纵向中心排列转化管，室的两侧壁排列6～7排辐射烧嘴，以均匀加热转化管。对流室设有天然气与蒸汽混合原料预热器、高压蒸汽过热器、工艺用空气预热器、锅炉给水预热器等 三、天然气水蒸气转化过程工艺原理 原料天然气组成： 设计规模：30万吨/天 原料气温度：25℃ 要求：H2S<20mg/m3 因为天然气中甲烷含量在80%以上，而甲烷在烷烃中是热力学最稳定的，其他烃类较易反应，反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。 甲烷水蒸气转化过程的主要反应有（前三个）和可能发生的副反应有（后三个）： O C CO C C CO C C C O CO C O C CO O H H O H H H O H H O H H H H 222 24222222422422423CH +?→←++?→←+?→←+?→←++??←++?→←+mol k J mol k J mol k J mol k J mol k J mol k J H H H H H H /4.131/5.172/9.74/2.41/165/206298298298298298298-=?-=?=?-=?=?=?ΘΘ ΘΘ Θ Θ 以上列举的主反应均是可逆反应。其中甲烷水蒸气转化主反应式（第一个方程式）和第二个方程式是强吸热的，副反应甲烷裂解式（第四个方程式）也是吸热的，其余为放热反应。 甲烷水蒸汽转化反应必须在催化剂存在下才有足够的反应速率。倘若操作条件下不适当，析碳反应严重时，生成的碳会覆盖在催化剂内外表面，致使催化剂活性降低，反应速率下降。析碳是更严重时，床层堵塞，阻力增加，催化剂毛细孔内的碳遇水蒸气会剧烈汽化，致使催化剂崩裂或粉化，迫使停工，经济损失巨大。所以，对于烃类蒸汽转化过程特 分子式 C1 C2 C3 N2 H2S CO2 组成 0.8512 0.0284 0.0013 0.0072 0.0892 0.524