烃类水蒸气转化法制氢概述

《烃类水蒸气转化法制氢概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、烃类水蒸气转化法制氢概述　　摘要：本文以烃类水蒸气转化法为例概述了原料经过预处理、转化、中温变换、PSA变压吸附等步骤转化为氢气纯度达到99.9%以上的过程。　　关键词：烃类水蒸气转化预处理吸附提纯　　1烃类水蒸气转化法原理　　烃类水蒸汽转化是以烃类为原料，在一定温度和催化剂作用下使烃类和水蒸汽经过一系列的分解、裂化、脱氢、结炭、消炭、氧化、变换、甲烷化等反应，最终转化为H2、CO、CO2、和少量残余的CH4，其中H2是本阶段的目的产物。　　烃类的蒸汽转化反应如下：　　CnHm+nH2O=nCO+（n+m/2）H2――Q　　CH4+H2O=CO+3H2

2、――206000KJ/Kmol　　CO+H2O=CO2+H2――41200KJ/Kmol5　　转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是一个极复杂的平行、顺序反应体系。从以上反应原理中可以看出其反应过程需需要吸收大量的热，这就要就反应要有较高的反应温度，而烃类易在高温下裂解结炭特别是烯烃，结炭是转化过程中的必然反应，当结炭反应速度大于消炭反应速度时，转化催化剂就会积炭，使催化剂活性下降甚至丧失。为保证催化剂活性，就要有大于反应所需求过量的水蒸气来进行消炭，从转化后阶段来看，反应生成的CO也需要水蒸汽与之反应，所以生产时要求转化进料始终保持一定的水碳比，使消炭速度

3、大于结炭速度，避免催化剂上炭的沉积。　　烃类水蒸气转化法其催化剂主要活性组分为单质Ni，其对原料品质有较高要求，原料中的硫、氯等有害杂质能与转化催化剂活性组分Ni反应生成不可逆转的化合物，从而使其永久性中毒失去活性。为了充分发挥转化催化剂的活性，并获得较高的氢收率，转化床层一般装填有两种不同性能的催化剂，一般选用Z417/Z418转化催化剂。Z417/Z418转化催化剂可以适应多种原料，并且对脱毒的需求相对较低。Z417含有一定钾碱金属的抗结炭助剂因此作为上段催化剂使用，其具有较好的低温活性及抗积炭性能，Z418具有较高的转化活性作为下段床层催化剂。　

4、　通过上述分析为保持转化催化剂有较高的活性，原料进入转化炉之前必须对其进行预处理，对原料中的烯烃进行饱和，对原料中的硫、氯等有害杂质进行除去处理。　　2原料的预处理　　2.1原料的预加氢　　原料中的烯烃含量一般较少，烯烃的饱和要求在原料进装置前配入氢气，氢气与烯烃比要求大于3，烯烃饱和会有大量热生成，1mol烯烃会释放23℃温升。在以催化干气做原料时，其烯烃含量较高，应增设变温反应器，以导热油或除氧水带走大量生成的热量以重新利用。反之以焦化干气做原料，这可减少配置变温反应器。　　烯烃加氢饱和反应：　　CnH2n+H2=CnH2n+25　　原料中的硫、氯

5、大多以有机硫、氯形式存在，要想除去也必须进行加氢处理，使之生成易除去的H2S、HCl，其反应机理：　　二硫化物：R-S-S-R’+3H2=RH+R’H+2H2S　　二硫化碳：CS2+4H2=CH4+2H2S　　硫醇：R-SH+H2=RH+H2S　　硫醚：R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S　　噻吩：C4H4S+4H2=C4H10+H2S　　硫氧化碳：COS+H2=CO+H2S　　加氢催化剂主要活性组分为CoO及MoO3，?双功能加氢催化剂还含有NiO，而氧化态的Co、Mo、Ni加氢活性较低，为了达到正常生产的目的，延长催化剂使用寿命及初活性的发挥

6、，需对新鲜催化剂进行预硫化，使之变成具有较高活性的硫化态的金属硫化物。　　预硫化是指在一定氢气浓度下，利用硫化剂与氢气反应生成的H2S，在一定温度下与催化剂中氧化态的活性组分反应，生成具有高活性的金属硫化物的过程。通常使用的硫化物为DMDS或CS2。CS2因毒性较大，现已较少使用。　　2.2原料的脱硫与脱氯　　转化催化剂毒物H2S、HCl的脱除使用化学方法进行吸收，其反应机理为，利用金属氧化物在一定温度下与H2S、HCl反应生成金属硫化物与金属氯化物，使原料中的氯、硫被吸收下来，净化原料气。　　脱氯剂是以Al2O3或活性炭为载体，Na、Ca、Zn、Cu

7、等金属氧化物为活性组分，其脱氯机理为：　　Na2O+2HCL=2NaCL+H2O5　　脱硫剂其主要活性组分为ZnO，其脱硫机理为：　　ZnO+H2S=ZnS+H2O　　正常操作情况下，制氢装置会设置两个脱硫槽，脱硫槽的上部装脱氯剂下部装脱硫剂。HCL一般含量较少注意装填比例。应定期检测两个两个脱硫槽出口H2S含量，保证第一脱硫槽H2S小于0.5ppm，在第一脱硫槽硫容穿透后应择机更换脱硫脱氯剂。　　3中温变换　　原料经转化生成的产品气中含有11～12%的CO，为了尽可能多的产氢气以节约原料消耗和减少PSA系统进料的杂质，这就要使转化气中的CO继续与水蒸

8、气反应生成H2及CO2，这就是变换反应，变换反应是放热反应，反应机理为：　　CO+H2O→CO