主講人：王艷《無機化工生產(chǎn)技術》在線課程項目三原料氣變換技術變換反應催化劑01中溫變換催化劑02低溫變換催化劑03鈷鉬耐硫催化劑內(nèi)容CONTNETS01PARTONE中溫變換催化劑中溫變換催化劑（1）鐵鎂系催化劑催化劑主要組成：Fe2O3為主體，活性成分：Fe3O4含量17~20%，增強催化劑耐熱和抗硫性能將活性組分Fe3O4分散，使催化劑具有更細微孔結(jié)構(gòu)及較大比表面積，防止或減緩Fe3O4微晶成長燒結(jié)鐵的氧化物氧化鎂三氧化二鉻變換反應溫度在400~500℃之間，因其有較好的耐熱性也因此可稱為高溫變換催化劑，或中溫變換催化劑。對有機硫化物有較好的轉(zhuǎn)化能力，能將煤氣中的硫氧化碳、二氧化硫等轉(zhuǎn)化為硫化氫。適合于含硫高的原料氣，通常H2S含量在0.2g/m3以下時，對催化劑活性沒有影響，當H2S含量達到16~20g/m3時，催化劑活性略有下降，而一旦H2S含量降低，即可恢復原來活性。美中不足CO變換轉(zhuǎn)化率較低，蒸汽消耗較高。適用溫度特點含硫要求中溫變換催化劑（2）鐵鉻系催化劑中溫變換催化劑成份分子式作用最佳含量鐵的氧化物主體：Fe2O3活性成分：Fe3O4活性組分80%~90%三氧化鉻Cr2O3穩(wěn)定劑防止或減緩鐵微晶燒結(jié)7%~15%氧化鎂MgO增強催化劑耐熱和抗硫性能3%~5%氧化鉀K2O提高催化劑活性和熱穩(wěn)定性0.5%中溫變換催化劑鐵鉻系催化劑特點與鐵鎂系催化劑相比，CO變換率較高，蒸汽消耗也較低01操作溫度315~48502對原料氣中硫化物含量要求比鐵鎂系嚴格03特點℃中溫變換催化劑（3）中溫變換催化劑的升溫還原與鈍化催化劑還原反應：Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O（g）

Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2注意：耗1%H2溫升1.5℃，耗1%CO溫升7℃。催化劑初始狀態(tài)為氧化態(tài)Fe2O3活性態(tài)Fe3O4過度還原或深度還原的反應式如下：中溫變換催化劑中溫變換催化劑的升溫還原與鈍化Fe3O4+4CO-----3Fe

+4CO2

+14.8kJ/mol

Fe3O4+4H2------3Fe

+4H2O–150kJ/mol鈍化：

在反應設備中具有活性的催化劑需要卸出時，通入含微量氧的惰性氣體或其他氣體(如水蒸氣)，使其生成氧化膜，卸出時能安全和空氣接觸而不致劇烈燃燒，這種操作稱為催化劑的鈍化Fe3O4+O2==6Fe2O3HR0=-466kJmol-102PARTTWO低溫變換催化劑低溫變換催化劑主要組分：氧化銅（15.3%-31.2%）穩(wěn)定劑：氧化鋅（32-62.2%）、氧化鋁（30-40.5）穩(wěn)定劑的作用：隔離活性組分、提高活性組分熱穩(wěn)定性低溫變換催化劑中銅微晶愈小，其比表面愈大，活性愈高，單純金屬銅微晶，由于表面能量高，在使用溫度下會迅速向表面能量低的大晶粒轉(zhuǎn)變，比表面積會減小，活性降低，為提高微晶熱穩(wěn)定性，需要加入適宜的添加物，氧化鋅、氧化鋁或氧化鉻對銅微晶都是有效穩(wěn)定劑。（1）催化劑組成低溫變換催化劑

低溫變換催化劑活性成分為單質(zhì)銅，銅對CO具有較強化學吸附作用，對CO的活性能力比Fe3O4強，故能在較低溫度下催化CO變換反應，使用前要進行還原。CuO+H2==Cu+H2O▲H=-86.7kJ/molCuO+CO==Cu+CO2▲H=-127.7kJ/mol還原劑：一氧化碳、氫氣（2）催化劑還原低溫變換催化劑

與高溫催化劑相比，低變催化劑對毒物十分敏感，引起催化劑中毒或活性降低的主要物質(zhì)有冷凝水、硫化物和氯化物毒物來源毒害作用中毒程度要求冷凝水原料氣損害物理性能暫時性低變溫度要高于氣體露點硫化物原料氣生成硫化亞銅永久性小于1cm3/m3氯化物工藝蒸汽或冷激用水氯化銅永久性小于0.03ml/m3（3）低變催化劑的中毒03PARTTHREE鈷鉬耐硫變換催化劑鐵鉻系中（高）變催化劑活性：溫度高、抗硫性能差；銅鋅系低變催化劑低溫：活性雖然好，但活性溫度范圍窄，對硫十分敏感；20世紀50年代末期由湖北化學研究院研究成功開發(fā)了耐硫性能好、活性溫度寬的鈷鉬耐硫變換催化劑鈷鉬耐硫變換催化劑湖北省化學研究所研制的EB一4型低變催化劑鈷鉬耐硫催化劑組分：氧化鈷、氧化鉬活性組分：硫化鈷、硫化鉬載體：三氧化二鋁助劑：堿金屬（降低催化劑活性溫度）鈷鉬耐硫變換催化劑（1）鈷鉬耐硫變換催化劑組成氮氣或天然氣作熱載體，預熱催化劑到200℃

氧化物活性低，需硫化

；

硫化劑：硫化氫、二硫化碳硫化反應

CS2+4H2==2H2S+CH4HR0=-240.6kJmol-1MoO3+2H2S+H2==MoS2+3H2OHR0=-48.1kJmol-1CoO+H2S==CoS+H2OHR0=-13.4kJmol-1鈷鉬耐硫變換催化劑（2）鈷鉬耐硫催化劑活化硫化操作注意事項催化劑床層最低溫度升到250℃左右時配入CS2；硫化初期，300℃以下，硫化4h以上，確保低溫透硫；硫化中期，溫度逐步升高,H2S濃度逐步提高；硫化后期，床層溫度要提高到400-450℃，深度硫化2-4h；硫化期間系統(tǒng)壓力0.02-0.03MPa。鈷鉬耐硫變換催化劑耐硫變換催化劑經(jīng)過硫化后才具有催化活性，其活性組分MoS2和CoS在一定條件下會發(fā)生水解反應，即硫化反應的逆反應-反硫化反應，也因此構(gòu)成了該催化劑失活的重要原因

MoS2+2H2O

MoO2+2H2S

-Q

CoS+H2O

CoO+H2S

-Q（3）反硫化反應要防止發(fā)生反硫化反