一氧化碳变换动力学研究.pptxVIP

一氧化碳变换反应动力学研究报告;一、一氧化碳变换催化剂的选择; 1.2 低温变换催化剂 铜基CO低温变换催化剂可分为两大类：Cu-Zn-Al系和Cu-Zn-Cr系。由于铝系催化剂成本低，生产和使用中没有Cr污染，所以目前大部分采铝系低变催化剂。 铜基催化剂具有高活性和选择性，在较低温度(180~240℃)范围可达到较高的转换率，但催化剂热稳定性差，对硫化物和氯化物非常敏感，易中毒而失活。因此，研发公司一直努力不断改进其低变催化剂性能。 ;2. 从一氧化碳来源方面考虑催化剂 在国内煤资源较为丰富，现国内大型煤化工项目多数采用以煤为原料造气、变换、合成技术，因此变换催化剂的需求量非常大且不断增长。但煤含硫量高，因此开发活性和稳定性都很高的新型耐硫变换催化剂就显得十分重要。 3. 从热力学方面考虑催化剂 一氧化碳变换的化学式为： CO+H2O=CO2+H2 -450keal/NmCO 一氧化碳变换反应为放热反应,在高温下反应向左进行,在低温下反应向右进行,使CO变换更完全。 由于一氧化碳的变换是可逆的放热反应，温度对反应的进行有一定的影响， 对一氧化碳的转化率也有一定影响，起初一氧化碳的转化率的转化率会随温度的升高而增大，但当温度达到一定程度时，反应会向逆方向进行，此时转化率下降，所以反应加热到一定程度后必然会适当降温到合适的温度才能保证转化率高且催化剂不失活，这就要求催化剂具有活性高,起燃温度低和操作温度区间宽的CO变换催化剂。 4. 从节能方面考虑催化剂 一氧化碳变换是放热反应，所以要求的温度不能过高，温度过高消耗资源更多，因此成本更高，所以选择低温催化剂就可以了。;5. 结论 Co-Mo系宽温耐硫变换催化剂 钴钼系耐硫宽温变换催化剂是在20世纪60年代中后期研制的一种变换催化剂,主要是为满足以重油、渣油、煤或高含硫汽油为原料制取合成氨原料气的需要,该催化剂具有很高的低温活性。它比铁系高温变换催化剂起活温度低100～150℃ ,甚至在160℃时就显示出优异的活性,其最突出的优点是耐硫和抗毒性能很强,具有较宽的活性温区(160～500 ℃)，具有耐硫无上限等特点，另外还具有强度高、使用寿命长等优点,但其致命的缺点是使用前需要繁琐的硫化过程。 因此，Co-Mo系宽温耐硫变换催化剂符合一氧化碳变换催化剂的要求，适合一氧化碳变换。;二、一氧化碳变换反应器的选择;3. 无梯度循环反应器 实验中，气-相催化反应在全混流状态下运行时刻消除催化剂层中的浓度梯度和温度梯度，即实现无梯度。无梯度循环反应器可分为内循环反应器和外循环反应器。 （1）外循环反应器 配料用的产物若直接由反应器出口返回，微分反应器就成为外循环反应器。在外循环反应器中，反应器的进料为新鲜进料和循环物料的混合物，当循环比足够大 时 ，反应器的单程转化率很低， 反应器进口浓度和出口浓度十分接近，反应器内不存在浓度梯度。外循环反应器的反应速率则可通过分析新鲜进料浓度和反应器出口浓度计算，由于物料循环和使累计转化率较高，新鲜进料浓度和反应器出口浓度有较大的差值，因此对组成分析没有过分苛刻的要求。由此可见，循环反应器综合了积分反应器和微分反应器两者的优点，摒弃了他们的主要缺点，既能直接获单一浓度、单一温度下的反应速率，又没有难以解决的组成分析问题，不失为一种比较理想的进行反应动力学研究的工具。 但是，外循环反应器也存在一些缺点：为使反应器达到定常操作状态所需时间较长；外循环系统的自由体积较大，对同时存在均相反应的非均相催化反应系统会造成较大的误差；对循环泵的一些特殊要求，如不能污染反应物料（没有润滑剂泄漏），不易满足；特别对高温、高压下操作的反应系统，更难适用。; （2）内循环反应器 为了克服外循环反应器的缺点，又发明了内循环反应器。内循环反应器系在各种搅拌装置的驱动下，反应物料在反应器内部高速循环流动，使反应器内达到浓度和温度的均一。 就固体催化剂所处的状态而言，内循环反应器可分为两类：一类固体催化剂处于运动状态；另一类则处于静止状态。 图a为固体催化剂处于运动状态的转筐式内循环反应器。催化剂装在多孔筛网制成的筐内，催化剂筐随搅拌轴一起旋转。搅拌轴上下均设有搅拌桨叶，使反应物料充分混合，并消除流体和固体催化剂之间的外扩散阻力。 图b为一种固体催化剂静止的内循环反应器。反应器下部装有一涡轮搅拌器，高速旋转时，涡轮中心产生负压，通过中心管吸入气体，而由涡轮外沿排出，自下而上通过环形催化剂床层，再进入中心管。涡轮搅拌器可以产生相当大的气