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制氢原料及预处理部分的基本知识
   来源: 广西长洲水电   |   字号:

1、适用于蒸汽转化制氢的烃类原料有哪些?

适用于蒸汽转化的烃类原料大体分为气态烃和液态烃。 (1)气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气。

(2)液态烃包括直馏石脑油、抽余油、拔头油以及二次加工油。 

2、天然气用做制氢原料对转化催化剂有什么要求?

天然气主要由甲烷和少量乙烷、丙烷等组成,不含有较高级的烃类,也不含有烯烃。在转化条件下不发生裂解、聚合等一系列积碳反应,在反应管内主要进行的是甲烷蒸汽转化反应和变换反应,所以要求天然气转化催化剂具有较高的转化活性、稳定性和强度,以获得较长的使用寿命。为此必须保持催化剂具有较大的稳定的活性表面。天然气转化催化剂目前基本上采用预烧结型载体负载镍的形式,保持物理结构的稳定和镍组分的分布均匀。此外还采用各种形状的催化剂来提高催化剂的几何表面积,增加活性表面的利用率来达到高活性的目的。 

3、制氢原料为什么要脱硫?

制氢原料中的硫化物对制氢过程中使用的一系列催化剂都有毒害作用。尤其对转化催化剂毒害较明显,其硫容极限为0.3—0.5%,超过这个极限将造成催化剂的失活。因此在原料进转化炉之前要先对其进行预硫化。

4、钴钼加氢催化剂对脱硫有什么作用?其反应式如何?

原料中的有机硫化物进入加氢反应器后,在钴钼加氢催化剂的作用下

与氢气反应,转化为硫化氢和烃。 其主要反应式为: RSH + H2 = RH + H2S RSR/ + 2H2 = RH + R/H + H2S RSSR/+3H2 = RH+R/H2H2S C4H4S+4H2 = C4H10+H2S

COS+H2 = CO+H2S CS2+4H2 = CH4+2H2S

这些反应都是放热反应,平衡常数很大。因此只要反应速度足够快,有机硫的转化是完全的。钴钼催化剂还能使烯烃加氢成饱和烃。

 5、一般加氢脱硫的氢油比为多少?氢油比的高低对反应及设备有何影响?

一般加氢脱硫的氢油比(H2/油)为80一100(体积)。加氢转化速度与氢分压有关, 增加氢油比,即提高氢分压,不但能抑制催化剂的积炭,还有利于氢解过程的进行.相反,烃类的分压增加,由于烃类在催化剂表面被吸附,从而减少了催化剂表面积,抑制氢解反应.所以通常氢油比高,有利于氢解反应进行,但动力消耗增大,对于汽提流程如氢不考虑循环使用,则脱硫费用加大。氢油比过低,脱硫达不到要求,不能满足后工序的工艺要求.

6、加氢反应的反应温度、压力、空速对反应有哪些影响?

不同的使用条件如温度、压力、空速、H2/油等将直接影响脱硫精度,故选择合适的操作条件,对提高有机硫化物的加氢转化极为重要. (1)钻钼硫化剂进行加氢脱硫时,操作温度通常控制在350—400℃范围内,当温度低于320℃,加氢效果明显下降,温度高于420℃以上催化剂表面聚合结碳现象增加.

(2)由于有机硫化物在轻油中含量不高,故压力对氢解反应影响不大,考虑到整个工艺流程的要求,通常控制在3.5—4MPa。 (3)空速对加氢反应有较大的影响,在工厂使用条件下该反应属于扩散控制。如增加空速,则原料氢在催化剂床层中停留时间缩短,含有机硫化物的原料未进入内表面,既穿过催化剂床层,使反应不完全,同时降低了催化剂内表面利用率。所以欲使原料中有机硫达到一定加氢程度,要在一定的低空速下进行。但考虑到设备生产能力,在保证

出口硫含量满足工艺要求的条件下,通常均采用尽可能高的空速。 

7、加氢催化剂主要有哪些型号?其主要成分、性能如何?

目前国内使用的钴钼加氢催化剂,有国产的,如化肥工业研究所开发生产的T201型和辽河化肥厂催化剂分厂生产的T203型.在原始开车阶段采用的有CCI公司的C49型和TOPSφE公司CMK一2型。 目前T201型催化剂的各项性能已赶上或超过了国外同类产品. 最近化肥工业研究所已经开发出适用于200一250℃的低温型钴钼催化剂.另外用在不同温域和不同油品的钴钼加氢催化剂系列产品也会出现.此外有些制氢过程还采用镍钴钼加氢,主要型号有化肥工业研究所研制的JT—1G焦化于气加氢脱硫催化剂,抚顺石油三厂的3665等。在一些焦炉气制氢上也采用铁钼催化剂加氢脱硫. 

8、氧化锌脱硫剂的脱硫机理如何?

氧化锌之所以是一种高效脱硫剂是由于它和硫有很强的亲和力,生成的硫化锌十分稳定。

一种是吸收机理,氧化锌与硫化氢和简单的低分子有机硫化物的反应是一种吸收过程

ZnO十H2S=ZnS十H2O

该反应的热力学平衡常数很大。所以实际上反应是不可逆的。 COS十ZnO=CO2十ZnS C2H5SH十ZnO=C2H5OH十ZnS CS2十2ZnO=CO2十2ZnS 这些反应都是吸收了硫化物中的硫。

另一种是转化机理,即一些有机硫化物在一定温度下由于氧化锌和硫化锌的催化作用而分解成烯烃和硫此氢,这个过程基本上是个催化分解反应。在实际操作中究竞氧化锌和有机硫化物的反应依何种机理进行,不能轻易断定,因为随着反应条件和原料气的组成以及有机硫化物类型不同会出现不同的情况。


时间:2020-04-22
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