TB117型一氧化碳高溫變換催化劑

該產(chǎn)品是河北輕化工學(xué)院研制開發(fā)的一種新型一氧化碳高溫變換催化劑，經(jīng)多年的生產(chǎn)應(yīng)用，本公司加以改制開發(fā)成功的一種低鉻變換催化劑，該催化劑采用優(yōu)良的促進(jìn)劑與氧化鐵配制而成，具有低溫活性好、溫區(qū)寬、耐硫抗沸水等特點(diǎn)。主要技術(shù)性能已達(dá)到了名牌德國巴斯夫公司生產(chǎn)的K8-11同類產(chǎn)品水平，是我公司面向廣大用戶的一種節(jié)能的新型催化劑。

一、 用途

該產(chǎn)品廣泛用于合成氨廠的常壓、加壓一氧化碳變換裝置中，促進(jìn)一氧化碳和水蒸氣的反應(yīng)，生成二氧化碳和氫氣。

二、 產(chǎn)品的物化性能

三、技術(shù)要求

每批產(chǎn)品均按照HG3546-2012標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，產(chǎn)品出廠主要技術(shù)指標(biāo)：

四、反應(yīng)原理

一氧化碳和水蒸汽的變換制氫反應(yīng)，須在催化劑的作用下才能迅速進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)式如下：

CO+H2OƒCO2+H2       △H=-41KJ/mol  

變換反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，在工業(yè)生產(chǎn)中既考慮提高一氧化碳轉(zhuǎn)化率，又要考慮有足夠快的反應(yīng)速度。通常在變換反映的前段維持較高的操作溫度，以求得較快的反應(yīng)速度，使原料氣中大部分一氧化碳變換掉，，而在反映的后階段，適當(dāng)降低操作溫度，有利于平衡向右移動(dòng)，提高一氧化碳最終的轉(zhuǎn)化率。

五、催化劑裝填

催化劑裝填質(zhì)量的好壞直接影響到床層阻力和氣流分布，影響催化劑的效能的發(fā)揮，所以催化劑的裝填甚為重要。

1、裝填前，首先除凈變化爐內(nèi)的一  切雜物。

2、在裝填前應(yīng)先確定好變換爐各段催化劑的裝填體積和高度，并在爐內(nèi)先標(biāo)出催化劑的裝填高度尺寸。

3、裝填前，在爐箅上面應(yīng)先鋪上一層耐火球和鐵絲網(wǎng)，然后再裝填催化劑。

4、裝填前應(yīng)對(duì)催化劑進(jìn)行全  面檢查，如發(fā)現(xiàn)有粉塵應(yīng)過篩除去。

5、再裝填過程中，應(yīng)從盡量低的高度輕輕倒入爐內(nèi)，，顆粒自由落下高度低于0.5米，催化劑應(yīng)分散鋪開，不能集中傾倒成堆，以免床層各部分松緊不一而影響氣流均勻分布。

6、裝填過程中操作人員嚴(yán)禁在催化劑上踩踏，防止鈀催化劑踩碎，使床層松緊不一，為了避免直接踩踏催化劑，應(yīng)在床層上面墊好木板，人在木板上操作，每個(gè)段層催化劑裝好后，用木板刮平，在覆蓋一層鐵絲網(wǎng)和耐火球。

7、催化劑容易吸收空氣中的水分，吸潮后會(huì)影響催化劑的活性和強(qiáng)度，故不宜過早將催化劑裝入爐內(nèi)，一般在開車前一至兩天內(nèi)裝爐。并在裝爐完畢后封好變換爐進(jìn)出口，以防其他氣體進(jìn)入變換爐內(nèi)使催化劑受潮。

8、裝催化劑時(shí)，操作人員應(yīng)穿戴好工作服及勞保防護(hù)用品。

六、催化劑的升溫還原

催化劑升溫還原的好壞，直接影響到催化劑的使用效果，因此對(duì)催化劑的升溫還原須十分重視

1、升溫

催化劑的升溫介質(zhì)可采用空氣升溫，煤氣發(fā)生爐的吹風(fēng)氣和其他惰性氣體升溫，也可采用煤氣循環(huán)升溫。升溫階段：一般常溫～120℃，速率：15～25℃/h。120℃恒溫適當(dāng)時(shí)間縮小床層頂?shù)蜏夭睢Ｔ?20～250℃階段，速率可控制20～30℃/h，260℃恒溫適當(dāng)時(shí)間進(jìn)一步縮小催化劑床層頂?shù)诇夭?，最低點(diǎn)≥120℃時(shí)備還原加蒸汽。

2、還原

⑴ TB117型催化劑通常在150～250℃就能與CO和H2起還原反應(yīng)所以采用惰性氣體升溫還原或煤氣循環(huán)升溫還原的工廠，催化劑床層底層溫度超過120℃后就可逐漸配入蒸汽和煤氣對(duì)催化劑進(jìn)行還原。

⑵ 采用空氣直接升溫法的工廠，當(dāng)床層最低點(diǎn)溫度達(dá)到120℃可采用過熱蒸汽置換系統(tǒng)空氣O2含量低于0.5%，然后逐步配入原料汽升溫還原。

⑶ 催化劑的還原

3Fe2O3+CO=2 Fe3O4+CO2      △H=-50.8Kj/mol

3Fe2O3+H2=2 Fe3O4+H2O       △H=-9.6Kj/mol

這兩個(gè)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，特別是一個(gè)反應(yīng)熱相當(dāng)大，因此催化劑的還原操作須十分慎重，要嚴(yán)格控制CO的含量，一般開始由0.5%、1.0%、2.0%依次慢慢增加，配入原料氣后要增加分析次數(shù)，整個(gè)還原過程須密切注意床層溫度變化情況，并及時(shí)調(diào)整蒸汽與原料氣的比例，控制升溫速度，防止溫度猛漲現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)溫度急劇上升，則應(yīng)立即減小或完全切斷原料氣，同時(shí)通入大量蒸汽降溫。

⑷ 還原終點(diǎn)判斷：催化劑在還原過程中隨著還原度的提高，溫度逐步趨于平穩(wěn)，當(dāng)加大原料氣量，溫度不會(huì)猛漲，而是平穩(wěn)上升，出口CO含量達(dá)到要求指標(biāo)，可認(rèn)定本爐催化劑還原結(jié)束。

⑸ 催化劑還原時(shí)，須同時(shí)加入蒸汽，以防催化劑被氫氣過度還原生成金屬鐵。

Fe3O4+4H2= Fe+4H2O       △H=-139.23Kj/mol

金屬鐵會(huì)催化一氧化碳和氫氣，生成甲烷，催化一氧化碳生成碳的副反應(yīng)。

七、正常操作和使用條件

1、催化劑正常操作控制指標(biāo)

2、毒物和雜物的影響通常進(jìn)入變換爐的蒸汽和原料氣中往往含有“硫、磷、砷、氯等毒物以及灰塵、焦油、無機(jī)鹽等，雜質(zhì)會(huì)造成催化劑中毒和阻礙催化劑空隙，影響催化劑活性。

3、催化劑操作維護(hù)注意事項(xiàng)

⑴原料氣須嚴(yán)格脫硫除塵，減少毒物和雜物的影響。

⑵操作溫度不宜太高，防止催化劑被燒結(jié)，催化劑使用初期活性較好，操作溫度盡量控制低些，當(dāng)活性逐漸衰退后，再逐步提高。

⑶維持操作條件的溫度，減少波動(dòng)。

⑷防止蒸汽帶水，入爐冷凝水被帶到催化劑床層，會(huì)因高溫下水分猛烈蒸發(fā)而破壞催化劑強(qiáng)度，還會(huì)使催化劑內(nèi)部的鉀鹽外滲。

八、停車

1、臨時(shí)停車：因停水、停氣、停電等原因造成臨時(shí)停車，變換催化劑不需作特殊處理。停補(bǔ)蒸汽后，只把系統(tǒng)的進(jìn)出口閥門關(guān)閉，保持爐溫，維護(hù)系統(tǒng)正壓，防止空氣漏入。臨時(shí)停車時(shí)，如床層熱點(diǎn)不低于400℃，可以用低空速直接開車，然后隨溫度的升高而逐漸加大空速，如果停車時(shí)間較長，爐溫下降的較多，則應(yīng)開電加熱爐重新升溫。

2、長期停車：長期停車一般包括催化劑的降溫、氧化、卸出等步驟。

⑴ 氧化降溫：一般采用蒸汽，以每小時(shí)（30～50℃）的速率將催化劑床層溫度降至200℃左右，在慢慢往蒸汽中配入空氣，使催化劑氧化，催化劑氧化時(shí)，溫度會(huì)逐漸升高，須注意溫升情況，及時(shí)調(diào)節(jié)空氣與蒸汽比例，防止發(fā)生溫度猛升，氧化最高溫度不得超過300℃，待鈍化結(jié)束，爐溫將至150℃以下才能打開卸料孔，卸出催化劑。

⑵ 不氧化降溫：不氧化降溫，一般是卸出催化劑不再利用，降溫方法：先用蒸汽以每小時(shí)50℃的降溫速度將催化劑降至200℃以下，改用惰性氣體循環(huán)降溫至50℃，再試通少量空氣，若溫度沒有回升，則可逐漸加大空氣量，吹一段時(shí)間后，打開卸料孔卸出催化劑。

⑶ 注意事項(xiàng)：停車前須用蒸汽吹掃，讓催化劑床層中的硫化物解析，否則卸出時(shí)容易引起燃燒，還原態(tài)的催化劑是一種引火物，和空氣接觸易被氧化，劇烈氧化會(huì)失火，所以須低于50℃才允許接觸空氣。

九、包裝

用鐵桶或塑料桶包裝，每桶凈重50Kg，并附有產(chǎn)品合格證。

十、貯運(yùn)

在貯運(yùn)過程中，應(yīng)避免摔滾和猛烈撞擊，防止受潮，催化劑應(yīng)貯存在空氣流通干燥的庫房?jī)?nèi)，在正常情況下可貯存幾年，其物化性能不變。

說明：本使用說明書的結(jié)構(gòu)，技術(shù)要素均按照HG/T2170-90化工產(chǎn)品使用說明書編寫規(guī)定的要求編寫而成。

TB117型變換催化劑空氣升溫還原方案

備注：

1、蒸汽置換時(shí)催化劑床層溫度最低點(diǎn)要達(dá)到120℃。

2、進(jìn)入煤氣還原補(bǔ)加煤氣時(shí)要緩慢進(jìn)行，CO＜0.5%、1%…逐漸提高，避免爐溫猛升，造成超溫。

3、在還原過程中嚴(yán)格控制O2含量。，不得超過0.5%

4、當(dāng)各點(diǎn)溫度還原的比較平穩(wěn)后，熱點(diǎn)溫度達(dá)到430℃，床層底點(diǎn)溫度350℃以上，出口CO達(dá)到要求，可以認(rèn)定還原結(jié)束。