6第六章b工业催化剂的操作设计

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1、第六章、工业催化剂的操作设计一、基本概念二、一般操作经验三、计算机辅助催化剂操作设计2一、基本概念1、操作设计的内容•在操作和使用过程中要考虑的有关问题：使用条件的研究、工厂运转的科学分析。•共同关心的重要技术问题：催化剂制造厂家、用户、催化剂研究者32、目的•更好的使用•用化学反应工程的理论和方法来指导：•化学反应工程研究的是工业规模的化学反应的规律性。反应速度、传质.传热、温度、物料分布•主要任务：•a・建立一个合适的催化反应器数学模型•b.科学地估计模型参数•c・求得数值解4•催化反应器数学模型与催化剂操作设计相结合可解决：-・催化反应器操作分析-・进行催化反应器

2、的性能核算-•催化剂寿命预报-•更换催化剂的经济评价5二、一般操作经验•催化剂类型和牌号的选择催化剂类型和牌号要和催化反应器的结构和操作工艺条件相适应、相匹配。•用户单位要详尽了解各型号催化剂的性能特色以及该型号在其它厂家使用的全面情况；•开发和生成单位要主动深入用户生产现场，了解工艺要求、设备情况，并根据生产厂家的反馈意见和信息，有针对性开发或改进催化剂。关键：根据原料、生产条件的特点，挑选合适当催化剂。如，桂类转化催化剂，国外主要有二种:ICI46-1和464以及丹麦的RKNR。前者抗结焦能力强，适应变化能力大，较适应于含重组分的绘类；后者，活性较高，但再生还原较难

3、,适应性稍差。6催化剂形状尺寸的选择和优化目的：提高转化活性，降低固定床阻力、改善传热综合考虑：机械强度、表面积、压降等多用球形、柱型、环形现开始使用异形催化剂（轮转形、七星形、蜂窝形等）二一-亠—(1)图2J0若干固定床催化剂的形状(e)五筋车轮形；花型；(i)多孔梅花型；(j)蜂窝形；齿轮形；(m)四叶蝶形(a)七筋车轮形；(b)拉西环形；(c)四孔形；(d)七孔形；(0外齿轮形；(g)内齿轮形；(h)(k)七孔球形；(1)7催化剂的运输和装卸运输：按规定要求做。防止破碎，釆用专用设备。防止污染，，防受潮、接触空气。图Cl搬运催化剂桶的装置图&2装填催化剂的装置催化

4、剂的运输和装卸装填：一项技术性工作周密安排，规范操作。关松开绳索放出催化刑图&3装填催化剂的一种料斗b.对旧催化剂重新过筛，并检查是否发生受潮和污染,最好原位装填C.装填中保持催化剂机械强度不受损伤避免从高位坠落（一般小于0・5~1米），冲击破坏应避免。D.注意：填装尽可能均匀，保持断面的压降均衡。对于列管式反应器，压降均匀更重要，一般偏差控制在3〜5%之内。催化剂的运输和装卸卸出：a•确定方案，周密安排，规范操作。b•水蒸气或惰性气体冷却到室温,（原因？）c•专用工具d・卸出催化剂分别收集储存，以回收贵金属催化剂10例：天然气一段蒸汽转化（制氢）催化剂装填:管长10米

5、，管径e100mm共数百根管要求：每根炉管内装入同体积、同高度、同重量的催化剂。装填步骤：先过筛，检查各空管阻力，分层装填，分层检查，各管同步逐层加高。采用专用计量量筒。详细记录每管装填数据，全炉炉管11之间压力降偏差控制在±5%以内。（为何控制压降）•催化剂的活化、钝化和其它预处理活化：催化剂从非活性状态一催化剂有活性状态一般包括：分解、氧化、还原、硫化等反应涉及：化学组成、物理相变以及孔结构的变化。二种形式：预还原（活化），较特殊或还原条件较苛刻的过程在生产厂家作预还原。现场还原，还原条件较易满足。注意：放热：及时移热控制还原气体的加入量，防止飞温或烧结。还原水；及

6、时移走，适当增加线速，防止氧化。12活化方式a•还原活化Fe3O4+4H2—3Fe+4H2ONiO+H2—Ni+H2ONiO+CO—Ni+CO2合成氨：水蒸气转换:13活化方式b・硫化活化：炷类加氢脱硫催化剂：MoO3+CS2+5H2—MoS2+CH4+3H2O活化过程：发生分解、氧化、还原、硫化等化学反应及物理相变的多种过程。操作工艺及条件：直接影响催化剂性能和寿命14例：国产铁铅系中温变换催化剂的活化3Fe2（）3+H2aa2Fe3（h+H2O床层从室温升温到还原温度（300~400C）升温循环气：N2、CH4、空气①防止深度还原生成金属铁（取决于水氢比）在循环气中

7、加入足够量的水蒸气•••“不同HjO/H2比值下，FesO"FeO和铁的平衡相图①防止发生甲烷化反应导致床层超温②防止游离碳发生燃烧反应，引起催化剂烧结，（此发生在用空气升温时）低于此起燃温度③防止液态冷凝水要高于露点20-30°C④防止颗粒机械强度下降15例：国产铁铅系中温变换催化剂的活化•总结经验：1、升温要逐渐提升温度30-50°C/时升温•恒温•升温•恒温交替进行2、还原条件①、温度特定的开始还原温度（200）、最快还原温度、最高允许还原温度（400）,尽可能低一些为好②、还原气体H2、CO等数量不同同一种还原气，因含量或气压的不