转化催化剂硫中毒及其处理催化剂中毒

文章插图
催化剂中毒(转化催化剂硫中毒及其处理)
一.导言
简要介绍了导致转化催化剂中毒的几种硫的存在形式和脱硫方法，并从硫中毒的机理出发，研究了甲烷-蒸汽转化反应中工艺气体中的硫化物对催化剂活性的影响。讨论了硫对催化剂的中毒程度和各种条件下催化剂反应中毒的判断。催化还原处理后，催化剂的活性表面积增大，但中毒后，催化剂的活性表面积减小。本文列举了一些工厂实例，介绍了催化剂中毒后的处理方法，并对工厂如何减少和避免硫中毒提出了一些建议。*
关键词:转化催化剂，中毒
二。转化催化剂概述
气态烃转化为合成气是生产氨和甲醇的重要步骤，而转化催化剂在该过程中至关重要。通常，转化催化剂是指气态烃蒸汽转化催化剂。一般以Al2O3、MgO、CaAl2O4等催化剂为载体，以镍为活性组分。一些类型的催化剂还添加稀土氧化物以提高催化剂的抗碳性和抗毒性。中国工业上使用的典型一段(表1)和二段(表2)[1]转化催化剂的组成:
表1一段转化催化剂的组成
模型
化学成分百分比(重量)
尼奥
K2O+瑙
Fe2O3
稀土元素的氧化物
二氧化硅
氧化铝
S
Z111(Z111Y)
≥14
≤0.2
≤0.2
一点
≤0.2
~80
–

文章插图
CN-16
≥14
≤0.2
≤0.2
–
≤0.2
~83
–
表2二次转化催化剂的组成
模型
化学成分百分比(重量)
尼奥
K2O+瑙
Fe2O3
二氧化硅
氧化铝
S
燃烧失重
首席行政官
船用汽油（Marine Gas Oil的缩写）
Z204
≥14
≤0.2
≤0.2
≤0.2
~55.0
≤0.01
≤25.0
~10
–
Z205
≥14
【转化催化剂硫中毒及其处理催化剂中毒】≤0.2
~0.1
0.2
≤90.0
–
–
~3.5
–
三。气态烃蒸汽转化工艺简介-|
气态烃蒸汽转化的主要工艺流程:初步脱硫后的天然气或其它类型的气态烃经原料气压缩机增压后，送至一级转化炉对流段预热，再经加氢转化罐加氢生成硫化氢，最后由氧化锌脱硫罐脱除。净化后的天然气与过热蒸汽混合后进入一段转化炉对流段，被烟气间接加热到400℃以上，进入一段转化炉转化管进行烃类蒸汽转化反应。一段转化气和来自对流段的加热后的工艺空气在二段转化炉的上燃烧室进行部分氧化反应，二段转化炉的中下部装有二段转化催化剂，用于甲烷的进一步转化反应。
(图1)制备合成气的过程
四。硫中毒的原因
1.硫的来源
气态烃脱硫方法可分为两类，一类是干法脱硫，另一类是湿法脱硫。气态烃(以天然气为例)中的硫以多种形式存在，如硫化氢H2S、氧硫化碳COS、二硫化碳CS2、硫醇RSH、硫醚RSR、环状硫化物(如噻吩)等。合成氨工艺一般采用干法脱硫。大型合成氨厂和甲醇厂一般采用钴钼加氢和氧化锌脱硫来脱除天然气中的有机硫和硫化氢。干法脱硫设备简单，但由于反应速度慢，设备庞大，有时需要切换多台设备。目前工厂转化催化剂中毒不是由于没有相应的脱硫设备，主要是由于原料气中硫含量波动、脱硫系统不稳定、操作失误、对硫的监控和检测不足等。
2.硫对转化催化剂的影响
对于图1所示的流程，硫主要通过以下两种途径进入转化系统:
(1)脱硫系统不稳定导致原料气中的硫直接进入第一段转化。随着原料气中硫含量的增加，转化催化剂中毒程度加深，转化率降低，残余甲烷增加，炉温持续升高。

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