ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализаторы из "Очистка технологических газов" Константа равновесия реакции взаимодействия окиси углерода с водяным паром невелика по сравнению с константами равновесия реакций гидрирования и окисления окиси углерода. Поэтому степень очистки, т. е. остаточное содержание окиси углерода, будет определяться условиями термодинамического равновесия. [c.368] Повысить степень конверсии окиси углерода можно путем увеличения содержания в газе водяного пара, в результате промежуточного удаления двуокиси углерода или при снижении температуры процесса. Первый способ экономически невыгоден. Процесс конверсии окиси углерода с промежуточным удалением двуокиси углерода применяют в схемах производства водорода в тех случаях, когда требуется получить водород с минимальным содержанием метана. Температура процесса определяется активностью используемых катализаторов. [c.368] До недавнего времени применялись катализаторы, активные при температуре выше 350—400 °С, остаточная концентрация окиси углерода составляла несколько процентов. В последние годы разработаны низкотемпературные катализаторы, активные при 180— 250 °С. Их использованле позволяет получить газ, содержащий менее 0,5% СО. [c.368] Большое распространение в промышленности получили железохромовые катализаторы [2—8], активные при температуре 350 °С и выше. Эти катализаторы очень близки по составу и содержат 80—90% окиси железа и 7—10% окиси хрома. Поэтому большинство железохромовых катализаторов, выпускаемых в различных странах, независимо от способа приготовления близки по активности при работе в кинетическом режиме (т. е. на мелком зерне в отсутствие диффузионного торможения). Удельная поверхность невосстановленных катализаторов различна, однако после проведения на них реакции она становится равной 25—30 м /г, что и обусловливает одинаковую активность катализаторов в кинетической области при их близком химическом составе. Различная активность катализаторов наблюдается в диффузионной области, при испытании их в целых зернах (табл. У1П-3). [c.368] Промышленные катализаторы должны обладать оптимальной пористой структурой, обеспечивающей максимальное использование объема зерна при высокой прочности контакта и наименьшей насыпной плотности. Указанные свойства в значительной степени зависят от способа приготовления катализатора и условий проведения отдельных технологических стадий при его производстве [9—12]. [c.368] Катализаторы используют в промышленности как при атмосферном, так и при повышенном давлении до 29,4-10 Па (30 кгс/см ) в интервале 340—500 °С. Объемная скорость процесса при атмосферном давлении составляет 400—1000 ч и 2000—3000 ч при повышенном давлении. Соотношение пар газ в зависимости от технологической схемы изменяется в пределах 0,4—1,0 1. При этом достигается 95—98%-ная степень превращения СО (от степени превращения в равновесных условиях). [c.369] Наиболее распространенными и вредными каталитическими ядами являются сернистые соединения. [c.370] Органические сернистые соединения в присутствии железохромового катализатора реагируют с водяным паром с образованием сероводорода. Однако сероуглерод, если концентрация его в газе превышает 1%, конвертируется не полностью и необратимо отравляет катализатор. Сульфид железа, образующийся при взаимодействии сероводорода с катализатором, так же как и FegOi, катализирует реакцию конверсии, но по сравнению с последним значительно менее активен. [c.370] Выпускают железохромовые катализаторы [3, 4] и кобальтмолибденовые наносные [15], которые могут работать в газах с повышенным содержанием сернистых соединений. [c.370] Помимо сернистых соединений отравляющее действие на железохромовый катализатор оказывают соединения фосфора, бора, кремния, хлора [14]. Механические примеси, присутствующие в газе и паре, также снижают активность катализатора, забивая его поверхность, и уменьшают механическую прочность в результате эрозии. Снижение механической прочности происходит и при обратимом отравлении, и в результате фазовых превращений. [c.370] Свежие железохромовые катализаторы обычно содержат небольшие примеси сульфатов, так как сырьем для производства катализаторов служит сульфат железа. При восстановлении катализатора происходит превращение сульфата в сероводород, который отравляет низкотемпературный катализатор второй ступени конверсии. Сейчас разрабатывают катализаторы с небольшим содержанием серы [16] (менее 0,1%) или негенерируюпще сернистые соединения при восстановлении и эксплуатации [3, 1б]. [c.371] В схемах производства аммиака, в которых используют низкотемпературный катализатор, обязательно проводят обессеривание железохромового катализатора. Катализатор обрабатывают парогазовой смесью с повышенным содержанием пара (пар газ = 3) нри 440—450 °С. Обессеривание считается законченным, если газ после железохромового катализатора содержит не более 0,5 мг/м сероводорода. [c.371] В последние годы довольно широко проводят исследования, направленные на повышение активности железохромовых катализаторов введением в них добавок, на создание катализаторов на основе других компонентов, а также на разработку бессернистых катализаторов. [c.371] В настоящее время в промышленности широко применяют низкотемпературные катализаторы, позволяющие проводить процесс при температуре 180—250 °С [17—23]. [c.371] Низкотемпературные катализаторы содержат соединения меди, цинка, алюминия, иногда хрома. Известны двух-, трех-, четырех-и многокомпонентные катализаторы. В качестве добавок к указанным выше компонентам используют соединения магния, титана, палладия, марганца, кальция, кобальта и др. В зависимости от способа приготовления в свежих катализаторах содержатся обычно окислы металлов либо шпинели, либо их смеси. [c.371] Содержание меди в катализаторах колеблется от 20 до 50% (в пересчете на окись). Наличие в низкотемпературных катализаторах соединений алюминия, марганца и магния сильно повышает их стабильность, делает более устойчивыми к повышенной температуре. [c.371] Отечественный низкотемпературный катализатор марки НТК-4 выпускают в виде таблеток 5x5 или 6x4 мм. Насыпная плотность катализатора колеблется от 1,5-10 до 1,8-10 кг/м . Механическая прочность катализатора, определяемая как усилие на раздавливание по торцу таблетки, составляет 250—400 кгс/см (но не меньше 170 кгс/см ). [c.371] Об идентичности свойств различных катализаторов свидетельствуют также условия их промышленной эксплуатации температура 200—250 °С, объемная скорость 2000—3000 ч , соотношение пар газ 0,4—0,7, давление 19,6.10 -29,4.10 Па (20—30 кгс/см2). При этом обеспечивается 90—95%-ная степень превращения окиси углерода (от степени пpeвpaщeнияJ в равновесных условиях). [c.372] Перед использованием низкотемпературный катализатор восстанавливают. Восстановителями служат окись углерода и водород. Восстановление окисью углерода протекает при более низкой температуре, однако в этом случае на восстановленном катализаторе начинается реакция конверсии окиси углерода, а это вызывает последующее увеличение температуры. [c.372] Вернуться к основной статье