Катализатор - метанирование
Cтраница 3
Если в исходном сырье присутствует более 1 - 2 мг / м3 сернистых соединений, невозможно применять метод бескислородной каталитической конверсии в трубчатых печах, на базе которого создан новый наиболее экономичный способ производства аммиака. Сернистые соединения практически должны отсутствовать в газе, поступающем на низкотемпературный катализатор конверсии СО, на катализаторы метанирования и синтеза аммиака. [31]
Применение этого процесса позволяет улучшить технико-экономические показатели аммиачного производства за счет увеличения выработки аммиака или экономии исходного сырья при сохранении уровня производства продукта. Кроме того, может быть увеличен срок службы НТК, а снижение нагрузки на метанатор способствует повышению времени эксплуатации катализатора метанирования и достижению более тонкой очистки газа от оксидов углерода. [32]
Если катализаторы метанирования защищены от попадания на них загрязняющих и отравляющих веществ, а процесс не сопровождается резкими перегревами, нормальные эксплуатационные показатели могут сохраняться в течение 5 лет и более. На практике специальная реактивация катализаторов не осуществляется. В период средних, капитальных ремонтов агрегатов, производства в целом катализаторы метанирования могут быть стабилизированы посредством контролируемого окисления, как описано выше. После обычной процедуры восстановления они могут быть введены в эксплуатацию без снижения активности. [33]
Производство ( Катализаторов осуществляется иа одном из предприятий отрасли. Это предприятие выпускает катализаторы для всех стадий процесса паровой конверсии при низком давлении. Из выпускаемых катализаторов для ведения процесса под давлением 2 0 МПа пригодны линь катализаторы 482 и катализатор метанирования. Производство катализаторов гидроочистки ( пригодных для проведения гидрирования непредельных углеводородов и органических сернистых соединений) осуществлено на этом же предприятии и иа ряде НПЗ. Катализаторы КСН, ГИАП-16 и ТО иа предприятиях отрасли не производятся, а изготовляются иа катализаторных фабриках предприятий МХИ. [34]
 |
Схема установки метанирования. [35] |
Известны многочисленные катализаторы гидрирования окиси и двуокиси углерода до метана [31], но обычно для промышленной очистки газа применяются катализаторы с высоким содержанием никеля. Типичные промышленные катализаторы содержат 76 - 78 % окиси никеля и 20 - 22 % окиси алюминия; они применяются в виде цилиндрических таблеток размерами 6 4 X 6 4 или 9 6 X 9 6 мм. Этот катализатор не требует регенерации; срок службы его, вероятно, достигает нескольких лет. Катализаторы метанирования в большой мере подвержены отравлению серой; поэтому перед реактором метанирования газовые потоки должны быть очищены от сернистых соединений. Схема процесса сравнительно проста; вариант, типичный для доочистки водорода, применяемого в синтезе аммиака, представлен на рис. 13.7. Газ из последнего скруббера удаления двуокиси углерода нагревается сначала в теплообменнике за счет тепла газа, выходящего из реактора метанирования, а затем в печи, где температура его повышается до 260 - 370 С. [36]
Дезактивация катализатора метанирования происходит при попадании на него раствора К СОз, так как после испарения растворителя гидроксид калия остается на поверхности катализатора, снижая его активность. Раствор этаноламина существенного отравляющего действия на никелевые катализаторы не оказывает, он лишь блокирует поры катализатора. После испарения раствора катализатор продолжает эффективно работать. При попадании значительных количеств раствора этаноламина катализатор метанирования снижает активность. В любом случае необходимо избегать попадания на катализатор растворителей. [37]
Ядами для никелевых катализаторов метанирования являются соединения серы, мышьяка и хлора. Содержащий 0 1 - 0 2 % серы катализатор является полностью неактивным. Однако на практике при эксплуатации крупных агрегатов маловероятно попадание на катализатор вредных примесей, которые практически полностью задерживаются на стадиях низкотемпературной конверсии и очистки газа от диоксида углерода. Наиболее вероятные яды, которые могут отравлять катализатор метанирования - это абсорбенты, применяющиеся для удаления С02, или продукты их разложения. Они могут попасть на катализатор метанирования при плохой сепарации из газа или в аварийных ситуациях. [38]
Катализаторы метанирования используются для очистки газов; от малых количеств оксидов углерода. В последнее время метанирование становится важным и как основной процесс, в-производстве метана из угля. В качестве катализатора обычно-применяют никель на оксиде алюминия. Сера, мышьяк и гало-гениды, как и в случае конверсии углеводородов, отравляют катализатор метанирования. Однако при обычно встречающихся концентрациях скорость отравления серой и мышьяком невелика. Активность катализатора снижается без изменения селективности. Поэтому дезактивация может быть компенсирована повышением температуры. [39]
Ядами для никелевых катализаторов метанирования являются соединения серы, мышьяка и хлора. Содержащий 0 1 - 0 2 % серы катализатор является полностью неактивным. Однако на практике при эксплуатации крупных агрегатов маловероятно попадание на катализатор вредных примесей, которые практически полностью задерживаются на стадиях низкотемпературной конверсии и очистки газа от диоксида углерода. Наиболее вероятные яды, которые могут отравлять катализатор метанирования - это абсорбенты, применяющиеся для удаления С02, или продукты их разложения. Они могут попасть на катализатор метанирования при плохой сепарации из газа или в аварийных ситуациях. [40]
Ожидается, что разработка эффективных схем регенерации катализаторов переработки угля может стать узким местом. При нынешнем уровне знаний понимание природы воздействия большинства загрязняющих веществ и ядов ограничено. Стоит задача разработки улучшенных методов регенерации катализаторов гидросероочистки, отравленных загрязняющими примесями щелочи, ванадия и титана. Необходимо установить характер воздействия этих ядов и внести ясность в реальную степень их взаимодействия с катализатором при регенерации традиционными способами. Аналогичная попытка необходима для разработки устойчивых к действию серы катализаторов метанирования, если, конечно, данный путь переработки угля будет экономически жизнеспособным. [41]
Достигнут некоторый прогресс в разработке систем, устойчивых к сере. Как известно, взаимодействия катализатор - носитель улучшают химические свойства каталитического компонента и могут снизить его чувствительность к сере. Новые методы приготовления композиций высокодисперсных веществ могут оказаться полезными в исследованиях и распространении концепций взаимодействия катализатор - носитель на чувствительность катализаторов к сере. При низких концентрациях серы ( менее 100 млнг1) могут найти применение-стойкие к сере сплавы и интерметаллические соединения, разработанные в последнее десятилетие. Обширная область новых каталитических веществ, известных из неорганической химии, также нуждается в освоении. Многие металлические кластерные оксиды, например Mg2Mo3O8, представляются перспективными, но о и еще не были изучены в качестве катализаторов метанирования или конверсии СО. [42]
Вещества, устойчивые к образованию сульфидов в объеме в лрисутствии H2S ( 10 - 1000 млн-1), могут быть отравлены в результате поверхностной сульфидации. Этот вид отравления изучен недостаточно. Ничего не известно о том, может ли частичное отравление поверхности вызвать общую дезактивацию металла. Разработка катализаторов, обладающих общей стойкостью к отравлению серой, требует долгосрочных исследований в нескольких областях. Первая из них должна касаться химии образования поверхностных сульфидов ( возможный метод исследования - электронная спектроскопия), вторая - сильных взаимодействий, включающих активный металл, например никель, и носитель или другое вещество, как средства для улучшения их стойкости к отравлению серой. Если это взаимодействие приводит к образованию соединения, то можно ожидать снижения активности, но оно может быть скомпенсировано нечувствительностью к сере и возможностью работы при высокой температуре. Одним из интересных взаимодействий является изъятие цеолитовыми носителями электронов из металлов группы платины, приводящее к улучшению стойкости к отравлению серой. Достойным внимания является применение этого эффекта к катализаторам метанирования. [43]
Страницы: 1 2 3