１Ｉ Ｃ ． ＯＳ与 Ｆ ３ ４的反 应 ｅ ０
铁基催 化剂 与 Ｃ ＯＳ可能发 生 的反应如 下 ：
收 稿 日期 ：２ １ — １２ ； 修订 日期 ：２ １ — ４Ｏ ０００ —６ ０ ００一 １
作 者 简 介 ： 田春 梅 （９５ ，女 ，硕 士研究 生 ；田森林 （９５ ） １８ 一） １７ － ，男 ，博士 ，博 士生 导师 ，通 讯联 系人 。Ｅ ｍ ｉ ｔｎｅｌ＠ｙｈｏｃｍ．ｎ － ａ ：ａｓｎｉ ａｏ．ｏ ｃ ｌｉ ｎ 基 金项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ ６０ ６ ０ ７ １ １ ５ ７８ ０ ，５ ８ ８ ０ ）
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化 学 反应 工 程 与 工 艺 ７ ３ ＋ ２ ＣＯＳ（ ） ３ ７ ８ ２ ＣＯ２ ｇ ＋ ４ Ｆｅ０４ ８ ｇ 一 Ｆｅ Ｓ ＋ ８ （） Ｓ
２１ ０ Ｏ年 ６ 月
（） １
一 Ｊ ． ． 、 王一 鸳
煤 炭焦化 生产 电石 制 乙炔 进行 有机合 成是 煤化工 产业链 中一条 重要 的工艺 技术 路线 ，其 中电石作 为该产业 链 中的一个 关键 环节 ，素 有 “ 机合 成工 业之 母” 的称 号［ ］ 有 １ 。在 密 闭 电石炉 中，伴 随电石
的生产 释放大 量 的炉 气 ，其 中 Ｃ Ｏ体 积分 数为 ８ ～８ 。 电石炉 气 除 了含 有 Ｃ Ｏ ５ Ｏ，Ｈ ，Ｃ Ｏ ，Ｏ 和
Ｃ 铁 基 Байду номын сангаас 温 变 换 催 化 剂 羰 基 硫 中毒 热 力 学 Ｏ
田春 梅 宁 平 田森林 杨 玲 菲
（ 明 理 工 大 学 环 境 科 学 与 工程 学 院 ，云 南 昆 明 ６０ ９ ） 昆 ５ ０ ３
摘 要 ： 采 用 热 力学 计 算 方法 分 析 了 高温 铁基 变 换 催 化 剂在 密 闭 电石 炉 气 条 件 下 与羰 基 硫 （ Ｏ ） 可 能发 生 ＣＳ
程 中可能发 生的反 应及 可能 的产 物 。根 据纯 化合物 的基本 物理属 性 ，利用 吉布斯 自由能最小原 理 ，可
以计算 达到平衡 时 可能生 成 的化合 物种类 及 自发性 。考虑 实 际 的工业 应 用 温度 和催 化 剂 的活 性 范围 ， 计算所取 温度为 ３ ０ ６ ０℃ 。 ０￣ ０
组 分 Ｆ 。 ４ Ｃ Ｓ中毒 过程 中 可 能发 生 的 反应 及 可 能 的产物 ，以期 掌 握 电 石炉 气 中羰基 硫 （ Ｏ ） ｅＯ 的 Ｏ Ｃ Ｓ
致使 铁基催 化剂 中毒 的机理 以及 规律 。
１ Ｃ ＯＳ与 Ｆ ３ 反 应 的 热 力 学 分 析 ｅｏ
典型 密闭 电石炉 中各种 气体 体 积 分数 为 ８ ． ％Ｃ ３ １ Ｏ，７ ０ ． ％Ｈ。 ． ５ Ｏ。 ． ｏ ，７ ０ Ｎ 。 ，２ ４／ ９ Ｃ ，０ ５ ． 热 力学计 算从理 论上 推断在 密 闭电石 炉气 条件下 ，铁 基变 换催 化剂 的活 性成 分 Ｆ 。 的 Ｃ ｅＯ ＯＳ中毒过
第 ２ ６卷第 ３ 期
２１ ０ ０年 ６月
化 学 反 应 工 程 与 工艺
Ｃｈｅ ｉａ ｅ ｔｏｎ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇｙ ｍ ｃ ｌＲ ａｃｉ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｃ ｎｏ ｏ
Ｖｏ ６． Ｎｏ ３ ｌ２
Ｊ ｎ ２ １ ｕｅ ００
文 章 编 号 ：１ ０ － ７ ３ （ ０ ０ ３ Ｏ ３ —０ ０ １ ６ １ ２ １ ）０ 一 ２ ５ ７
的 反应 及 其产 物 ，比较 不 同 反应 的吉 布斯 自由能 和 化学 平衡 常 数 。结 果 表 明 ，在催 化 活 性 温 度 ３０ ６０ ℃ ， ０ ０ Ｃ Ｓ，Ｆ ３ ０２ 应 生 成 Ｆ ｚＳ ）和 Ｃ ０ ｅ０ 与 反 ｅ（Ｏ４ ａ Ｏｚ的反 应 的 吉 布 斯 自由能 小 于 ０且 绝 对 值 最 大 ，热 力 学 平 衡 常 数 最 大 ，是 竞 争 能 力 最 强 的 主 导 反应 。所 有 可 能发 生 的反 应 的 主要 产 物 为 Ｆ Ｓ ｅ ｅ Ｏ ，Ｆ 化 剂永 久 地 丧 失 部 分 或 全 部 活性 ，造 成 永 久 性 中毒 。 关 键 词 ： 高 温 变 换 催 化 剂 ；羰 基 硫 ； 中毒 ；热力 学 分 析 中图 分 类 号 ： ０ ４ ． ６ ；０ ４ ． ６ ３ ３ ２ ６ ２ １ 文 献 标识 码 ： Ａ 和 ＦＳ ｅ ，会 使 催
Ｎ。 ，还含 有烟 尘 ，ＨＦ，ＨＣ 外 Ｎ，焦油 ，Ｈｚ ，Ｐ ，Ａｓ Ｓ Ｈ。 Ｈ。以及 有 机 硫 等杂 质 ［ 。密 闭 电石 炉气 最 ３ ］
具潜 力 的用途 是直 接合 成各种 高 附加值 的碳 一化学 品 。在合 成过 程 中 ，变换 反应一 方 面将 Ｃ Ｏ变换 成 Ｃ 。 ０ ，另一方 面促进 Ｃ 与原料 气 中的水蒸 气反应 生成 Ｈ。 ］ Ｏ ［ 。 ４ 变换催化 剂是制 氢 过程 的关键 因素 ，工业 上通 常采 用 的变换催 化剂有 高温 变换催 化剂 、低温变换 催 化剂 和宽温 耐 硫 变 换 催 化 剂 。 中毒 、烧 结 和 热 失 活 、结 焦 和 堵 塞 是 导 致 催 化 剂 失 活 的 三 大类 原 因ｌ 。根据 密闭 电石炉气 的性 质 ，要求催 化剂 能耐高 温 ，对磷 、硫 、砷 和氟 等均有 一定抗 毒性 ，且变 ８ ］ 换率 为某一 特定值 。铁 基高温 变换 催化 剂是 当今合成 氨工业 ，尤 其是 国内 中小 型 氮肥厂 广泛采用 的催 化剂 ，其活性 组分 是 由 Ｆ 还原 得到 的 Ｆ 。 ］ 由于密闭 电石炉气 中的杂质会 使催 化剂 失活 ，本 ｅＯ。 ｅＯ Ｌ 。 ｇ 工作针对 其 中羰 基硫 （ ｏｓ ｃ ）导致 催 化剂 中毒 的现象 ，采用 热力 学分析 来研究 铁基 变换 催化剂 的活性