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甲醇水蒸汽重整制氢催化剂甲醇还原方案
1.4.10 还原考察期 当出口氢的浓度不再变化,可将反应温度降低到 260℃左右,维持一个相对稳定的 氢产率,继续进行生产或封装准备介入备用系统。 2,升温还原进度表(以甲醇为还原剂,仅作参考,应根据催化剂床层温升情况作适 当的调整,严禁止催化剂床层超过 300℃)
温度(℃)
介质
升温速度 (℃/h)
甲醇水蒸汽重整制氢催化剂甲醇还原方案
甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的还原活化原则上应用 H2 还原剂,可以得到高的催化活性, 在对转化率要求不太严格的情况下可以采用甲醇作为还原剂,但可能造成约 10%活性损失。
催化剂的装填采用阶梯式装填方式可得到较好的温度分布。可以用相应颗粒大小的石英 砂作为补充以形成催化剂的梯度分布,由入口到出口阶梯式增加催化剂的用量。
10
2
1.13~2.0 23.75
还原末期
260
1.3:1
0
8
2.0
31.75
考察期
260
1.3:1
0
2
2.0
注意:此催化剂还原方案可能因催化反应器的规格和装填量有较大出 入,应根据实际情况做调整。
催化剂的还原温度和使用温度对催化剂的活性及寿命影响很大,严禁出现超温现象。当 温度>320℃易形成积碳,铜烧结,催化剂的活性显著降低甚至失活。
现根据适当的资料就甲醇作为还原剂,提供如下方案以供参考。 1,催化剂的升温 1.1 升温介质 通常情况下应用氮气作为升温介质,当氮气不便时也可应用空气作为升温介质。 但还原阶 段的升温应用还原剂的气态组分作为升温用介质。 1.2 升温的空速 考虑到小反应器,由于放热量有限,拟采用相对较小的空速,一般为 2.0~4.0h-1。还原初期, 当反应放热较大时,宜采用较低的空速,以方便温度的控制。 1.3 升温中注意事项 MW-612 型催化剂在升温过程中,于 50~130℃之间可能发生温升较慢的现象,这是因为催 化剂在脱除制备过程中加入的物理水有关。 1.4 催化剂的还原
耗时 (h)
液空速 累计时间
(h)
还原阶段
常温~80
空气
自然
0.5
0
0.5
80~110
CH3OH
15
0.5
0.1
1
检查液体质量,加热炉
温度
110Βιβλιοθήκη CH3OH00.5
0.1
1.5
脱物理水
110~180
CH3OH
10
0.25
0.1-0.4
1.75
试还原
180
CH3OH
20
2
0.4
3.75
180~280 CH3OH:H2O=1:
MW-612 型催化剂的 H2 还原的特点是速度快,当利用甲醇还原时,受甲醇分子结构 的影响,需采用较高的甲醇分压以利于甲醇的渗透和与催化剂表面的接触,所以适 当的提高系统压力对催化剂还原时有益和必须的。还原实践证明,进口温度为 180℃, 催化剂可在较低甲醇浓度下完成还原反应。 1.4.1 还原剂 甲醇水,甲醇:水=1:0.2~1 ,甲醇中不含氯、硫和油,水用去离子水。 1.4.2 甲醇与水的比,刚开始时,利用较小的液空速,较高的甲醇含量,以利于氧化 铜的还原和水分的排除,随着还原反应的进行,逐渐提高水的比例。甲醇、水的比 例可根据流量泵的流量来调整,计量应准确,应根据反应床层的温度变化随时调整, 防止催化剂床层飞温,造成催化剂活性的降低。 1.4.3 还原温度
20
6
0.2
9.75 诱导期严格控制温升
0.2
280 CH3OH:H2O=1:0.4
0
2
0.3-2.0
11.75
还原前期
280
CH3OH:H2O=1:
0
0.4~1.0
8.0
2.0
19.75
还原主期
280
CH3OH:H2O=1:
0
1.0~1.3
2
2.0~1.13 21.75
280~260 H2O:CH3OH1.3:0~1
还原速度随着温度的升高而加快。高温效应和高浓度效应叠加会使催化剂床层温度 难以控制。催化剂的还原温度在 180℃比较明显,稳定此温度逐渐提高甲醇流量。 在温度提高相对稳定的情况下,逐渐提高甲醇的流量。再次继续升温时,采用较小 的流量防止高浓度效应造成催化剂床层温度难以控制。待温度达到 280℃时,缓慢 提高甲醇的流量,同时逐渐增加水的比例。 1.4.4 还原压力 加压下,甲醇分压高,反应速度快,温度难以控制。因此还原压力在 0.2Mpa。1.4.5 甲醇水比例的调整 催化剂的还原反应是一个强烈的放热反应,故还原反应必须在较低甲醇流量下进行, 根据温升情况将进口温度稳定在能较好还原的温度,逐步使甲醇的流量由 0.2,0.4,0.8,1.0 增加,并逐渐稳定下来。水的比例也根据温升情况逐渐增加,已达到 合理的甲醇转化率和氢产率。 1.4.6 液空速 液空速的大小直接影响还原的速度。在一定的醇水比下,逐渐加大液空速,液空速 增大,还原加快,放出的热量也容易带出,条件许可尽量采用较大的液空速。过低 的液空速容易造成偏流。 1.4.7 还原初期(诱导期) 还原初期采用较低的水醇比,较低的液空速。应在这一阶段开始在醇中加入水,此 时有少量的重整反应发生,所产生的氢气对催化剂活性的提高是有帮助的。因为氢 的参与,还原反应的速度在这时可能加快,因注意观察,适当调整液空速防止催化 剂床层出现飞温或温度难以控制的现象。 1.4.8 还原主期 当还原进入主期时,催化剂床层的温度应在 280℃,视升温情况,可逐渐提高水的 比例。 本阶段注意:以提高液空速,不提高水的比例的原则,少加水,勤分析;防止氢累 计引起超温;一旦温度有飙升现象应停止提高水的比例,并适当降低液空速。 1.4.9 还原末期 当床层各点温度逐渐一致,仅尾部温度居高不下,出口温度逐渐增加时,可认为还 原基本结束,系统进入最后考察期。 本阶段的要点:该氢还有一定的氢耗,应根据氢的比例是否不再增加来判断反应的 终点,并逐渐提高水的比例,降低床层反应的温度,进一步提高氢的产率。