一氧化碳变换催化剂的应用与发展(上).ppt

一氧化碳变换催化剂的应用与发展 上 * LOGO Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 目前的合成氨工艺根据原料不同，可以分为烃类蒸汽转化法、重油部分氧化 法以及煤气化法。工艺中原料气所含的CO可与水蒸气反应，此反应称为一氧化 碳变换反应。通过此反应可以制得更多的H 2，同时降低CO含量，但是要实现此 反应，必须采用变换催化剂。变换生成的二氧化碳经分离后可作为制造尿素或碳、 酸氢铵的原料，氢气则是石油、化工等行业的主要资源。对于合成氨来说变换反 应的作用有两点：一是净化粗合成气，即将转化尾气中含有的CO转化成易从粗 合成气中脱除的C02，避免铁催化剂中毒；二是CO与转化尾气中多余的水蒸汽 反应生成等体积的Hz，增加合成氨产量?。为提高氨厂效益，为提高氨厂效益 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 ，提高变换效率，降低低温低温变换出口气中CO含量，世界上各大催化齐llSd 造商，都把改进变换催化剂的性能作为其研究的主要任务。co变换反应是一放热 反应。降低反应温度，有利于化学平衡向生成氢的方向移动，即温度愈低，平衡 时co含慑越少。但反应温度过低则反应速率太慢，不利于工业生产。目前工业上 一般将co变换过程分成两步进行，以保证较高的反应速率和较低的一氧化碳残留。 第一步，称为高温变换过程，用铁铬系催化剂，在350—500。C温度下进行，町 将转化尾气中含有的CO从8-15％(v)降低到3％(v)左右，第二步，称为低温变换 过程，使用铜锌系催化剂，反应温度为190—250℃，能将工艺气巾的CO含量由 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 3％降到0．3％(v)以下。 1高温变换催化剂 1．1高温变换催化剂的制备 高温变换催化剂以Fe203、Cr203为主要组分。其中Cr203的含馈通常不超过8％。 早期的催化剂如B104和B106在组分中添加一定量的MgO作为结构助剂，以增强 催化剂活性。近来我国又推出含Cr203约在3％的低铬催化剂。高温变换催化剂主 要采取沉淀法生产，此法又可分为混合法、共沉淀法和混和沉淀法。(1)混合法： 铁盐及铬盐溶液经碱分别沉淀、水洗、干燥、粉碎后按比例加一定量的助剂进行 机械混合，打片成型。此法工艺简单，制备的催化剂的活性和强度均好，但对环 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 境的污染大 (2)共沉淀法：铁盐和铬盐的混合溶液同时沉淀并加入部分助削。此法生产的催 化剂活性高、活性温度低、耐热性好、强度高。缺点是洗涤过滤困难。 (3)混沉淀法：将一组分沉淀后再将其他组分加到该组分的悬浮体或沉淀中，使 其相互反应、混合或再沉淀。该法工艺简单、生产周期短、无需用酸、适合各种 型号催化剂、环境污染小、催化剂活性好、强度高，是一种较好的生产方法。 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 1．2国外部分公司开发的高温变换催化剂 1．2．1 TopsOe公司 TopsqOe托普索公司开发出了LK一811、SK一201、KK一142等高温变换催化剂。 LK．811为无铁铜基高温变换催化剂，其使用温度上限为350℃，有一定的局限 性。KK一142为无铁的铜基高温变换催化剂，机械强度高，可大幅度提高催化剂 的变换活性，同时降低反应器的压差，完伞能适合现行传统高温变换催化剂的l= 艺条件，并可将H20／C降低到1．6，活性是传统高温变换催化剂的2倍，但对 硫、氯等毒物敏感，使用寿命短。 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 1．2．2 lCI公司 ICI (英国帝国化学工业集团的简称)公司推出的加有铜助剂的Fe—cr基改进型高温变换催化剂71-3、71-4，这两种催化荆都适于在低H20／C下操作。与传统Fe—Cr型高温变换催化剂相比，不含有毒的六价 铬，并且本体硫含量极低，能使F-T副产物的量减少到原来 生成量的10％以下。 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 1．2．3 BASF巴斯夫公司 德国BASF公司在其经典催化剂K6．10基础上，开发了一种加铜的Fe．Cr基高温变换催化剂K6—1l，此催化剂能在低H20／C下操作，适宜的入口的温度为330℃，CO适宜的入口的浓度为I 1．5％(m01)，出口浓度为2．4％～2．8％(m01)，在此条件下生成的C2～C4烃类副产物的总量大约为3×10￣6。 Page ? * 一氧化碳变换催化剂的应用与发展 1.2.4 Sod—Chemie公司 SOd．Chemie公司在其传统Fe—Cr型高温变换催化剂C12—3／G一3的基础 上加少量铜助剂，开发面成新一代产品C12—4／