文档介绍：烃类水蒸气转化法制氢概述
摘要:本文以烃类水蒸气转化法为例概述了原料经过预处理、转化、中温变换、%以上的过程。
关键词:烃类水蒸气转化预处理吸附提纯
1 烃类水蒸气转化法原理
烃类水蒸汽转化是以烃类为原料,在一定温度和催化剂作用下使烃类和水蒸汽经过一系列的分解、裂化、脱氢、结炭、消炭、氧化、变换、甲烷化等反应,最终转化为H2、CO、CO2、和少量残余的CH4,其中H2是本阶段的目的产物。
烃类的蒸汽转化反应如下:
CnHm+nH2O=nCO+(n+m/2)H2――Q
CH4+H2O=CO+3H2――206000KJ/Kmol
CO+H2O=CO2+H2――41200KJ/Kmol
转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是一个极复杂的平行、顺序反应体系。从以上反应原理中可以看出其反应过程需需要吸收大量的热,这就要就反应要有较高的反应温度,而烃类易在高温下裂解结炭特别是烯烃,结炭是转化过程中的必然反应,当结炭反应速度大于消炭反应速度时,转化催化剂就会积炭,使催化剂活性下降甚至丧失。为保证催化剂活性,就要有大于反应所需求过量的水蒸气来进行消炭,从转化后阶段来看,反应生成的CO也需要水蒸汽与之反应,所以生产时要求转化进料始终保持一定的水碳比,使消炭速度大于结炭速度,避免催化剂上炭的沉积。
烃类水蒸气转化法其催化剂主要活性组分为单质Ni,其对原料品质有较高要求,原料中的硫、***等有害杂质能与转化催化剂活性组分Ni反应生成不可逆转的化合物,从而使其永久性中毒失去活性。为了充分发挥转化催化剂的活性,并获得较高的氢收率,转化床层一般装填有两种不同性能的催化剂,一般选用Z417/Z418转化催化剂。Z417/Z418转化催化剂可以适应多种原料,并且对脱毒的需求相对较低。Z417含有一定钾碱金属的抗结炭助剂因此作为上段催化剂使用,其具有较好的低温活性及抗积炭性能,Z418具有较高的转化活性作为下段床层催化剂。
通过上述分析为保持转化催化剂有较高的活性,原料进入转化炉之前必须对其进行预处理,对原料中的烯烃进行饱和,对原料中的硫、***等有害杂质进行除去处理。
2 原料的预处理
原料的预加氢
原料中的烯烃含量一般较少,烯烃的饱和要求在原料进装置前配入氢气,氢气与烯烃比要求大于3,烯烃饱和会有大量热生成,1mol烯烃会释放23℃温升。在以催化干气做原料时,其烯烃含量较高,应增设变温反应器,以导热油或除氧水带走大量生成的热量以重新利用。反之以焦化干气做原料,这可减少配置变温反应器。
烯烃加氢饱和反应:
CnH2n+H2n+2
原料中的硫、***大多以有机硫、***形式存在,要想除去也必须进行加氢处理,使之生成易除去的H2S、HCl,其反应机理:
二硫化物:R-S-S-R’+3H2=RH+R’H+2H2S
二硫化碳:CS2+4H2=CH4+2H2S
硫醇: R-SH+H2=RH+H2S
硫醚: R-S-R’+2H2=RH+ R’H+H2S
噻吩: C4H4S+4H2=C4H10+H2S
硫氧化碳:COS+H2=CO+H2S
加氢催化剂主要活性组分为CoO及MoO3,?双功能加氢催化剂还含有NiO,而氧化态的Co、Mo、Ni加氢活