CO铁基高温变换催化剂羰基硫中毒热力学

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两种一氧化碳变换工艺的[火用]热力学分析

两种一氧化碳变换工艺的[火用]热力学分析

213
出口 co体积分数 (干基)/%
33. 40 7. 22 0. 88 0.40
C0转化率 /%
37. 69 83. 21 97. 83 99.03
3烟热力学分析
3.1炯热力学分析方法
畑即有效能,是衡量能量“品质”或“价值”的尺
度。炯分析方法是基于热力学第二定律的分析方法,
通过计算系统各操作单元的炯平衡,分析炯损失分
压废锅副产1.2MPa(G)中压蒸汽,之后进入4#绝热 变换炉反应,变换气C0体积分数降至0. 40%(干基) 以下。变换气分为两股,分别进锅炉水加热器和变换 凝液加热器回收余热,之后汇合,进入低压废锅副产 0. 5 MPa(G)低压蒸汽。变换气经脱盐水加热器冷却后 进入2#气液分离器分离冷凝液,随后进入变换气空 冷器冷却至60 °C,再进入3*气液分离器分离冷凝 液,最后经变换气冷却器冷却后,进入洗氨塔脱除氨, 之后送下游酸性气脱除单元。根据图2所示工艺流 程,经Aspen Plus模拟计算得出绝热变换工艺关键 设计参数如表3所示。
各操作单元畑效率按式(4 )计算。
饥=主铲X100%
(4)
式中:恥——暮操作单元炯效率,%。
3.2系统烷平衡 基于上述计算式(1 )~(4),结合流程模拟结果,可
计算出等温变换和绝热变换两种工艺的系统炯平衡, 如表4所示。
表4系统烟平衡
输入物料 粗合成气
锅炉水 脱盐水 凝液泵
合计
等温变换
输入畑/MW 输出物料
495. 58
9. 18
495. 28
495. 00
0.28
0. 53
60. 07
2021年第3期
567. 07
变换气
1. 27

耐硫变换催化剂

耐硫变换催化剂

耐硫变换催化剂一、概述耐硫变换催化剂是一种用于去除燃料中硫元素的催化剂。

由于燃料中含有硫元素,其在燃烧过程中会释放出二氧化硫等有害物质,对环境和人体健康造成危害。

因此,为了保护环境和人类健康,需要使用耐硫变换催化剂来净化燃料。

二、工作原理耐硫变换催化剂的工作原理是将燃料中的硫元素转化为无害物质。

在催化剂表面上,硫元素与氢气反应生成H2S,并被进一步氧化为SO2和水蒸气。

SO2会被吸附在催化剂表面上,并与NOx等其他有害物质反应生成无害的物质。

三、分类根据不同的应用场景和工艺要求,耐硫变换催化剂可以分为不同的类型。

其中常见的包括:1. 低温SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂:适用于低温条件下去除NOx和SOx等有害物质。

2. 高温SCR催化剂:适用于高温条件下去除NOx和SOx等有害物质。

3. 脱硝催化剂:适用于烟气中的NOx去除,可以分为V2O5-WO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2等不同类型。

4. 脱硫催化剂:适用于燃料中的硫元素去除,可以分为Co-Mo/Al2O3、Ni-Mo/Al2O3等不同类型。

四、性能指标耐硫变换催化剂的性能指标包括以下几个方面:1. 活性:即在一定条件下,催化剂对目标物质的转化效率。

活性越高,转化效率越好。

2. 选择性:即在一定条件下,催化剂对目标物质与其他物质的选择反应。

选择性越好,对有害物质的去除效果越好。

3. 稳定性:即催化剂在长期使用过程中的稳定性能。

稳定性越好,使用寿命越长。

4. 耐腐蚀性:即催化剂在高温高压等恶劣环境下的耐受能力。

耐腐蚀性越好,使用寿命越长。

五、应用领域耐硫变换催化剂广泛应用于以下领域:1. 石油化工行业:用于石油加氢、裂化等过程中的脱硫、脱氮等处理。

2. 电力行业:用于火力发电厂烟气中的NOx和SOx去除。

3. 汽车尾气净化:用于汽车尾气中的有害物质去除,如NOx、CO等。

4. 钢铁冶金行业:用于高炉煤气、焦炉煤气等废气中的脱硫、脱硝。

变换催化剂与变换工艺

变换催化剂与变换工艺

1.1 Fe-Cr系催化剂的费-托副反应问题
Fe3O4的表面是变换活性表面,Cr2O3与Fe3O4形成 固溶起着结构性辅助催化作用,Cr2O3不改变 Fe3O4表面的比活性,但可大幅度提高Fe3O4的耐 热稳定性。 不同型号的催化剂含有不同的助剂,如K2O、Mg、 Ca、Sr、Ba等氧化物和碳酸盐。
Co的位置类似于MoS2晶体中边Mo原子的位置
上,如上图中的d位。实验证明Co-Mo-S相中Co原子的多少与其H源自S活性的高低有很好的线性关系。
Eltznel等在实验的基础上,利用Co-Mo-S模型,系 统地计算了第一周期各过渡金属元素与MoS2形 成的Co-Mo-S分子簇的能级图,与实验结果相关 联,从电子转移角度更深刻地阐述了助剂作用。
当气体的含硫量较低此时可能会发生上层还原的 铁作“脱硫剂”,下层“暂时无硫”此时会产 生上节所述的“无硫气体工况”,但弗托副反 应的程度较轻,通常的表现是变换后甲烷含量 的提高,严重时也会生存乙炔,导致铜洗带液。 同时在中低低流程中“暂时无硫”现象有时会 使低变催化剂特别是第一低变发生“反硫化”, 这种异常工况已时有发生要引起注意。
1.2 H2S的问题
1.2.1 H2S与费-托副反应 当气体中无硫(如天然气造气)过度还原生成的铁 还发生下列反应: 3Fe+2CO→Fe3C+CO2 5Fe+4CO→Fe5C2+2CO2 也就是Fe3C、Fe5C2首先是由Fe3O4还原成Fe再与CO 反应而生成的。此时会可能有以下二种副反应生成: 析碳反应:CO→CO2 + C 费-托反应:CO+H2→CH4、C2H2、C2H6、C3H8… 上述反应是体积缩小反应,变换压力愈高,反应也 愈容易进行,这就是无硫变换气容易产生弗托反应 的原因,显然,压力愈高,弗托副反应也愈明显。

中温变换催化剂总结

中温变换催化剂总结

中温变换催化剂1、研究进展早期的变换催化剂的研究工作在于提高活性,降低活行温度下限,抑制生成碳黑、甲烷的副反应,也就是提高催化剂的选择性。

后来在以Fe2O为主体的基础上,对添加Cr、Al、Cu、Zn、CO、Ni、Mn和K的氧化物进行了大量研究工作,从而发现它们可以提高催化剂的活性、改善催化剂耐热及抗毒性能。

最后确定了以Fe2O3为主体,Cr2O3为主要添加剂的Fe-Cr系催化剂,一般含Fe2O380~90%,含Cr2O37~14%,并含有K2O、Al2O3等成分。

国内主要的中变催化剂:B107、B109、B112、B113、B114、B115、B116、B117、WB-2、WB-3、DGB、B118、B121等,其特性见下表:铁的氧化物是中变催化剂的活性组分,但纯Fe3O4的活性温度范围很窄,而且在低汽气比条件下有可能发生过度还原而变为FeO,甚至还原到铁,从而引起CO的甲烷化和歧化反应。

工业上用的中变催化剂都是添加Cr2O3的,它起稳定剂的作用,可以防止和延缓催化剂因高温烧结而使晶粒长大和表面积减小,当Fe2O3还原成Fe3O4时,Cr2O3可提高活性相Fe3O4的分散度,增大比表面积。

导致催化剂活性增加。

铬的氧化物还起另外一个作用,在一般条件下,从Cr3+转变为Cr是非常困难的,而Fe3+还原为Fe是比较容易的,因而在反应条件下Cr3+可以防止铁氧化物的过度还原。

2、物理结构与活性和强度的关系中变催化剂中的Fe2O3需经还原成Fe3O4后才具有活性,但在还原过程中铁的氧化物或盐类都会发生变化,并对最终催化剂的活性和强度有很大的影响。

研究表明,催化剂活性随Cr2O3的量增至14%而达到最大值,一般在实际生产中,工业上中变催化剂的Cr2O3含量都小于14%。

另外Cr2O3进入了Fe3O4的晶格以后,形成了固溶体。

这种Fe3O4-Cr2O3与Fe3O4相比,具有较高的分散度和比表面积以防止Fe3O4的再结晶。

第三章 一氧化碳

第三章  一氧化碳
第三章 一氧化碳的变换
第一节 基本原理
• • • • • • • • • • 一、CO变换的化学平衡 1.平衡常数 2.变换率 二、影响变换反应平衡的因素 1.温度的影响 2.蒸汽添加量的影响 3.压力的影响 4.CO2的影响 5.副反应的影响 三、变换反应机理
第二节 一氧化碳变换催化剂
• • • • • • • • • 一、中温变换催化剂 1.组成与性能 2.催化剂的还原与氧化 3.催化剂的中毒和衰老 4.催化剂的维护与保养 二、低温变换催化剂 1.组成和性能 2.催化剂的还原与氧化 3.催化剂的中毒
第一节 基本原理
• 一、CO变换的化学平衡 • 变换反应用下式表示: • CO+H 2 O=CO 2 +H 2
H o =-41.19KJ/mol 298
(3-1)
• 反应的特点是可逆、放热、等体积的反应, 无催化剂时反应较慢。只有在催化剂作用 下反应速率才能加快。
• 1.平衡常数 • 在一定条件下,当变换反应的正、逆反应 速率相等时,反应达到平衡状态,其平衡 常数 PCO PH y CO y H Kp = = PCO PH O y CO y H O • (3-2) • 式中 P ,P ,CO ,PH O—各组分的平衡分压,大 P 气压; y • y CO , y H ,CO , y H O —各组分的平衡组成,摩 尔分数。
第三节 一氧化碳变换工艺条件的选 择
• • • • • • • • • 一、中变工艺条件 1.操作温度 2.操作压力 3.汽气比 4.空间速度 二、低变工艺条件 1.温度 2.压力和空间速度 3.入口气体中一氧化碳
第四节 变脱岗位的操作要点
• • • • • • • • • • • • • • • • • 一、任务 二、变脱工段工艺流程 三、变换工段的主要设备 1.饱和热水塔 2.变换炉结构 3.预腐蚀分离加热器 四、生产操作要点 1.保证脱硫液质量 2.保证变换气脱硫效果 3.防止带液和跑气 五、开停车操作 1.正常开车 2.停车 六、不正常情况的分析及处理 1.脱硫后硫化氢含量高 2.溶液组分浓度低 3.溶液变浑浊

《CuCoAlO催化剂中低温CO-SCR反应抗中毒性能及机理探究》范文

《CuCoAlO催化剂中低温CO-SCR反应抗中毒性能及机理探究》范文

《CuCoAlO催化剂中低温CO-SCR反应抗中毒性能及机理探究》篇一一、引言随着工业化的快速发展,环境问题日益突出,其中大气污染问题尤为严重。

一氧化碳(CO)作为大气污染物之一,其治理和转化成为当前研究的热点。

CuCoAlO催化剂因其优异的催化性能在低温CO选择性催化还原(CO-SCR)反应中备受关注。

然而,催化剂在反应过程中容易受到有毒物质的毒化影响,导致其活性降低甚至失活。

因此,研究CuCoAlO催化剂中低温CO-SCR反应的抗中毒性能及机理具有重要的科学意义和实际应用价值。

二、CuCoAlO催化剂概述CuCoAlO催化剂是一种由铜、钴、铝和氧元素组成的复合氧化物催化剂。

其具有较高的比表面积和良好的氧化还原性能,对CO-SCR反应具有较高的催化活性。

然而,催化剂在反应过程中会受到硫、氮等有毒物质的毒化,导致其活性降低。

因此,研究CuCoAlO催化剂的抗中毒性能及机理对于提高催化剂的稳定性和使用寿命具有重要意义。

三、抗中毒性能研究1. 实验方法采用中毒实验、XRD、TEM、BET等手段,研究CuCoAlO 催化剂在CO-SCR反应过程中的抗中毒性能。

其中,中毒实验通过向反应体系中引入硫、氮等有毒物质,观察催化剂活性的变化;XRD和TEM用于分析催化剂的晶体结构和形貌变化;BET用于测定催化剂的比表面积变化。

2. 实验结果实验结果表明,CuCoAlO催化剂在中毒过程中表现出较好的抗中毒性能。

在硫、氮等有毒物质存在的情况下,催化剂的活性仍能保持较高的水平。

XRD和TEM分析表明,催化剂的晶体结构和形貌在中毒过程中基本保持稳定,没有出现明显的结构破坏。

此外,BET结果表明,催化剂的比表面积在中毒过程中略有降低,但仍然保持较高的水平。

四、抗中毒机理探究根据实验结果和文献报道,我们认为CuCoAlO催化剂的抗中毒机理主要表现在以下几个方面:1. 硫、氮等有毒物质在催化剂表面发生化学反应,生成硫化物或氮化物等较稳定的物质,从而避免了对催化剂活性组分的直接毒化;2. 铜、钴等金属组分具有较好的氧化还原性能,能够在一定程度上抵御有毒物质的毒化作用;3. 催化剂的多孔结构有利于有毒物质的扩散和传递,减少了有毒物质在催化剂表面的聚集和毒化作用。

Co-Mo基耐硫变换催化剂的研究现状

Co-Mo基耐硫变换催化剂的研究现状

Co-Mo基耐硫变换催化剂的研究现状发布时间:2022-07-27T08:51:07.872Z 来源:《工程管理前沿》2022年第6期作者:杜伟东孙盈聪周春丽秦媛媛李袖章赵明丽[导读] 水煤气变换反应属于一个可逆反应,需要借助催化剂才能保证反应顺利有效进行。

杜伟东,孙盈聪,周春丽,秦媛媛,李袖章,赵明丽青岛联信催化材料有限公司/石油和化工行业合成气耐硫变换技术工程实验室山东青岛 266300 摘要:水煤气变换反应属于一个可逆反应,需要借助催化剂才能保证反应顺利有效进行。

在各类水煤气变换反应催化剂中,由于Co-Mo基耐硫变换变催化剂具有活性温区宽、耐硫无上限等优势,使之成为工业应用的开发研制热点。

文章阐述了Co-Mo基耐硫变换催化剂的催化机理及活性相研究,重点介绍了制备方法和载体以及载体改性的研究现状,并对Co-Mo基耐硫变换催化剂的未来发展方向提出展望。

Abst关键词:水煤气变换、Co-Mo基催化剂、Co-Mo-S相、载体 Key words: water gas shift, Co Mo based catalyst, co-mo-s phase, support 前言根据科学家预测,未来水煤气变换反应将占比2030年能源消耗的十分之一。

目前水煤气变换反应主要选择耐硫变换工艺,随着科技和工业的快速发展,以及一些含硫的价格低廉的原材料的普遍使用,使得Fe-Cr基催化剂和Cu-Zn基催化剂无法达到工厂生产的严苛条件,而Co-Mo基耐硫催化剂相比于这两种催化剂,有以下五个优势:(1) 耐硫和抗毒能力强;(2) 起活温度较低;(3) 活性温区较宽;(4) 可再生性较优;(5)机械强度较大。

因此近年来Co-Mo基耐硫催化剂的研宄工作颇为受到广大学者的重视。

1. Co-Mo基耐硫变换催化剂的国内外发展现状由于Co-Mo基催化剂具有活性温区较宽和耐硫性较强强等其他催化剂不具备的优势,因此成为国内研究单位及部分化工厂竞相研究的对象。

一氧化碳变换催化剂的特性与选用(上)

一氧化碳变换催化剂的特性与选用(上)

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一氧化碳变换催化剂的性能与特点
工业上使用较为广泛的Fe3o4为主相的铁系催化剂、cu为主相的铜系催化剂和 MoS2为主相的钼系催化剂一氧化碳变换催化剂.通常为了改善催化剂的某些缺 陷或强化某项特点,而引入一些助催化剂使得即使是同一类催化剂亦各具特色。 2.1 铁系催化剂 以Fe 3o 4为主相的铁系催化剂因为单纯的Fe 3o 4在操作温度(温度区间300~470℃, 常称为中温或高温)下, 由于结晶颗粒的长大而很快失活, 因此在催化主相中加 入一定的(结构性)助催化剂。工业上较为成功的助催化剂主要有CrO3 , 因此铁系 催化剂也称为铁铬中(高)变催化剂。
Page 5LOGO Nhomakorabea一氧化碳变换催化剂的性能与特点
2 l 5 低水汽比铁铬中变催化剂 为了改善铁铬中变催化荆对水汽比的适应-肚,特别是节能型烃娄蒸汽转化流程 (水碳比小于2.75) 通过添加锢促进剂.改善了铁铬中变催化剂对低水汽比条件 的适应性, 主要型号有:B113-2等。 2.1.6 本体低硫铁铬中变催化剂 催化剂本体硫含量的高低.直接影响催化剂使用前的放硫时间,本体岔硫量低的 催化剂有利于保护后续的对硫非常敏感的催化剂.如铜锌低变催化剂等 主要型 号有:B110-2、B113等。
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一氧化碳变换催化剂的性能与特点
2.1.1 铁铬中变催化剂 传统的铁铬中变催化剂的结构性助催化剂CrO3 的含量一般为7%~12%,
此外为了改善催化剂的催化活性还添加调变性助催化剂如K+ 等。 2.1.2 低铬型铁铬中变催化剂 由于CrO 3对于人体和环境具有毒害作用. 为了减少CrO 3对于人体和
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一氧化碳变换催化剂的性能与特点
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1I C . OS与 F 3 4的反 应 e 0
铁基催 化剂 与 C OS可能发 生 的反应如 下 :
收 稿 日期 :2 1 — 12 ; 修订 日期 :2 1 — 4O 000 —6 0 00一 1
作 者 简 介 : 田春 梅 (95 ,女 ,硕 士研究 生 ;田森林 (95 ) 18 一) 17 - ,男 ,博士 ,博 士生 导师 ,通 讯联 系人 。E m i tnel@yhocm.n - a :asni ao.o c li n 基 金项 目 :国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 (0 60 6 0 7 1 1 5 78 0 ,5 8 8 0 )
26 3
化 学 反应 工 程 与 工 艺 7 3 + 2 COS( ) 3 7 8 2 CO2 g + 4 Fe04 8 g 一 Fe S + 8 () S
21 0 O年 6 月
() 1
一 J . . 、 王一 鸳
煤 炭焦化 生产 电石 制 乙炔 进行 有机合 成是 煤化工 产业链 中一条 重要 的工艺 技术 路线 ,其 中电石作 为该产业 链 中的一个 关键 环节 ,素 有 “ 机合 成工 业之 母” 的称 号[ ] 有 1 。在 密 闭 电石炉 中,伴 随电石
的生产 释放大 量 的炉 气 ,其 中 C O体 积分 数为 8 ~8 。 电石炉 气 除 了含 有 C O 5 O,H ,C O ,O 和
C 铁 基 Байду номын сангаас 温 变 换 催 化 剂 羰 基 硫 中毒 热 力 学 O
田春 梅 宁 平 田森林 杨 玲 菲
( 明 理 工 大 学 环 境 科 学 与 工程 学 院 ,云 南 昆 明 60 9 ) 昆 5 0 3
摘 要 : 采 用 热 力学 计 算 方法 分 析 了 高温 铁基 变 换 催 化 剂在 密 闭 电石 炉 气 条 件 下 与羰 基 硫 ( O ) 可 能发 生 CS
程 中可能发 生的反 应及 可能 的产 物 。根 据纯 化合物 的基本 物理属 性 ,利用 吉布斯 自由能最小原 理 ,可
以计算 达到平衡 时 可能生 成 的化合 物种类 及 自发性 。考虑 实 际 的工业 应 用 温度 和催 化 剂 的活 性 范围 , 计算所取 温度为 3 0 6 0℃ 。 0 ̄ 0
组 分 F 。 4 C S中毒 过程 中 可 能发 生 的 反应 及 可 能 的产物 ,以期 掌 握 电 石炉 气 中羰基 硫 ( O ) eO 的 O C S
致使 铁基催 化剂 中毒 的机理 以及 规律 。
1 C OS与 F 3 反 应 的 热 力 学 分 析 eo
典型 密闭 电石炉 中各种 气体 体 积 分数 为 8 . %C 3 1 O,7 0 . %H。 . 5 O。 . o ,7 0 N 。 ,2 4/ 9 C ,0 5 . 热 力学计 算从理 论上 推断在 密 闭电石 炉气 条件下 ,铁 基变 换催 化剂 的活 性成 分 F 。 的 C eO OS中毒过
第 2 6卷第 3 期
21 0 0年 6月
化 学 反 应 工 程 与 工艺
Che ia e ton Eng n e ig a d Te h l gy m c lR aci i e rn n c no o
Vo 6. No 3 l2
J n 2 1 ue 00
文 章 编 号 :1 0 - 7 3 ( 0 0 3 O 3 —0 0 1 6 1 2 1 )0 一 2 5 7
的 反应 及 其产 物 ,比较 不 同 反应 的吉 布斯 自由能 和 化学 平衡 常 数 。结 果 表 明 ,在催 化 活 性 温 度 30 60 ℃ , 0 0 C S,F 3 02 应 生 成 F zS )和 C 0 e0 与 反 e(O4 a Oz的反 应 的 吉 布 斯 自由能 小 于 0且 绝 对 值 最 大 ,热 力 学 平 衡 常 数 最 大 ,是 竞 争 能 力 最 强 的 主 导 反应 。所 有 可 能发 生 的反 应 的 主要 产 物 为 F S e e O ,F 化 剂永 久 地 丧 失 部 分 或 全 部 活性 ,造 成 永 久 性 中毒 。 关 键 词 : 高 温 变 换 催 化 剂 ;羰 基 硫 ; 中毒 ;热力 学 分 析 中图 分 类 号 : 0 4 . 6 ;0 4 . 6 3 3 2 6 2 1 文 献 标识 码 : A 和 FS e ,会 使 催
N。 ,还含 有烟 尘 ,HF,HC 外 N,焦油 ,Hz ,P ,As S H。 H。以及 有 机 硫 等杂 质 [ 。密 闭 电石 炉气 最 3 ]
具潜 力 的用途 是直 接合 成各种 高 附加值 的碳 一化学 品 。在合 成过 程 中 ,变换 反应一 方 面将 C O变换 成 C 。 0 ,另一方 面促进 C 与原料 气 中的水蒸 气反应 生成 H。 ] O [ 。 4 变换催化 剂是制 氢 过程 的关键 因素 ,工业 上通 常采 用 的变换催 化剂有 高温 变换催 化剂 、低温变换 催 化剂 和宽温 耐 硫 变 换 催 化 剂 。 中毒 、烧 结 和 热 失 活 、结 焦 和 堵 塞 是 导 致 催 化 剂 失 活 的 三 大类 原 因l 。根据 密闭 电石炉气 的性 质 ,要求催 化剂 能耐高 温 ,对磷 、硫 、砷 和氟 等均有 一定抗 毒性 ,且变 8 ] 换率 为某一 特定值 。铁 基高温 变换 催化 剂是 当今合成 氨工业 ,尤 其是 国内 中小 型 氮肥厂 广泛采用 的催 化剂 ,其活性 组分 是 由 F 还原 得到 的 F 。 ] 由于密闭 电石炉气 中的杂质会 使催 化剂 失活 ,本 eO。 eO L 。 g 工作针对 其 中羰 基硫 ( os c )导致 催 化剂 中毒 的现象 ,采用 热力 学分析 来研究 铁基 变换 催化剂 的活性
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