NB122型低汽气比高变催化剂的性能研究.pdf

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1、第33卷第2期2012年4月化学T业与工程技术IMr∞LofChemicaHndustry＆EngtneeringV01．33No．2Apr．，2012NBl22型低汽气比高变催化剂的性能研究魏士新(南化集团研究院，江苏南京210048)摘要：研究了NBl22型低汽气比高变催化剂的物理性能、还原性能和催化性能．剖析了催化剂微观结构与催化剂性能之间的关系．指出独特的棒状微晶结构是NBl22型催化剂良好的强度、活性和稳定性的基础。关键词：高温变换催化剂棒状微晶低汽气比中图分类号：TQ426文献标识码：A文章编号：1006—7906(2012)02一0048—05Perfomanceresearc

2、honNBl22typelowsteamgasratiohightemperatureshiftcatalystwElsMzin(ResearchInstituteofNanjingChemicaIIndustry(；roup，Nanjing2l0048，China)Abstract；Thephysicalperfonmnce，re【lurtionperfom培nceandcatal”icperIb咖anceofNBl22typelowsteamgasratiohightem—peratureshiftca谢ystarestudied．ThereJatjonsbetwe∞阻taiyst商cr

3、。structure柚dpe—bmmncea咒anaIyzed．histhoughtthttheclavateIIIicmcrystalstructureofNBl22typecatal”tpro、ridesthebaseforbetterstrength，activityandstability．Keywords：Hightemperatureshift；Catalyst，Clavatemjcrocrystal；l∞wsteamgasratio在化肥工业中，为降低合成氨能耗。合成氨装置中转化系统采用了低水碳比(2．75或更低，操作，相应地。高变催化剂要在O．45或更低的汽气比(蒸汽／千气，

4、体积比，下同)下操作。高变催化剂以Fe：o。为活性组分，以Cr。()，为结构助剂．工业使用前必须先将Fe：【九还原成Fe。0。才会具有催化活性。还原过程中发生下列反应：3Fez()3+H2F=22F岛04+H2(】+9．61kJ／moI(1)3Fe2(X+C()；==eF毛0．+C02+50．75kJ／mol(2)Fe30t+4H2}=盎÷3Fe+4H20一149．67”／moI(3)Fb0{+4Co；==e3Fe+4C0z一149．69kJ／m01(4)5Fe304+32Co；—兰3Fe5C2+26C()2(5)高变催化剂的还原和正常使用过程中都需要过量水蒸气的保护，以使反应按式(1)、(

5、2)进行，避免发生过度还原反应。若汽气比过低，Fe。0。有可能按反应(3)、(4)继续被还原成单质铁。根据平衡数据计算还可知，在400℃时H：中含有体积分数10％的水蒸气，或550℃时含体积分数17％的水蒸气，就可以防止反应(3)的发生。但是，反应(3)、(4)的进行方向还与气体中的P咖／Pc。，和PH棚／PH2有关。通过计算得知．在传统合成氨装置和节能合成氨装置的典型工况条件下，高变炉入口Pcc。／P。。，均处于可能将Fe30。进一步还原成单质铁的热力学范围内。在传统合成氨装置的高变入口处，过量水蒸气可以保证催化剂不被还原为单质铁，并通过变换反应迅速减少C0，增加C0。，从而抑制反应(4)

6、的发生。在节能型合成氨装置的高变炉入口处，P。啪／P。更低。处在更易生成单质铁或碳化铁的热力学范围内，且汽气比更低，若使用传统的铁铬系高变催化剂就会有少量的活性组分发生过度还原反应。国外研究表明，传统的高变催化剂在汽气比O．50以下操作时，活性组分将会发生过度还原反应生成单质铁或碳化铁。单质铁对C0的歧化反应具收稿日期；2012一02—21。作者简介：魏十新(1968一)，男，湖北荆门人，硕士，高级1=程师，主要研究方向为工业催化。魏士新NBl22型低汽气比高变催化剂的性能研究·49·有催化活性，会造成催化剂表面积炭，覆盖催化剂活性位，不断积累的炭从催化剂表面脱落又会造成高变炉压降上升。碳化

7、铁的生成则会促进F—T反应的发生，生成烃类和含氧类副产物。如甲烷、乙烷、乙烯及较高级烷烃、烯烃、酸类、醛类、酮类和醇类。一套日产1ooot的大型合成氨装置因此而造成的氨损失约14t／d。为适应节能型合成氨工艺的需要，南化集团研究院开发了NBl22型低汽气比高变催化剂。该催化剂具有强度高、堆积密度低、低汽气比条件下活性高、选择性好等优点。l试验方法1．1催化剂的制备NBl22型催化剂由铁、铬、铜和稀土金属的氧化