阅读内容

氧化-还原过程对氧化铁基催化剂性能的影响

[日期:2017-08-16] 来源:《中氮肥》2017年第4期  作者: [字体: ]

氧化-还原过程对氧化铁基催化剂性能的影响

 

武婵媛1,武婵娟 2,王月昶3

(1. 安阳化学工业集团有限责任公司,河南安阳  4551332. 安阳永金化工有限公司,河南 安阳  455133

3. 河南百薇化工科技有限公司,河南 安阳  455000

 

[  ] 简介氧化铁基催化剂的制备和应用,以及其还原过程与氧化过程中的工艺控制要求,着重阐述温度、氧化剂与还原剂浓度、催化剂粒度及扩散作用等对氧化-还原过程及催化剂活性与寿命的影响。

[关键词] 合成氨;氧化铁基催化剂氧化态催化剂;还原态催化剂;预还原催化剂;氧化-还原;影响因素

 [中图分类号] TQ 113.24+7  [文献标志码] B  [文章编号] 1004-9932201704-0015-03

 

氧化铁(FeOX)基催化剂普遍用于氨合成系统中,并在合成氨系统的高温变换、精脱硫、醇烃化、多元醇等单元仍有不少应用。在氧化铁基催化剂的使用、更换及生产中,均存在着氧化-还原过程,会对其结构和性能产生明显影响。据实践经验,在相对较低的温度下,氧化-还原过程主要对催化剂的表面产生影响,其内部扩散作用相对较弱;在较高的温度下,氧化-还原过程对催化剂的内部也会产生更大的影响。制备的铁基催化剂呈氧化态,在使用前通常需以H2等还原剂将其转化为还原态或亚氧化态,以前的研究基本上集中在催化剂的还原过程,对氧化过程及反复氧化-还原过程的重视不多。随着预还原催化剂的不断应用及一些特殊工况的出现,很有必要就氧化-还原过程对氧化铁基催化剂性能的影响进行总结。本文尝试对氧化铁基催化剂在制备和使用过程中发生的氧化-还原过程及其影响进行探讨,以便更好地指导生产。

1  氧化铁基催化剂简介

1.1  氧化铁基催化剂制备及应用

氨合成催化剂通常为熔铁型,以磁铁矿为主要原料,添加适量的氧化铝、碳酸钙、硝酸钾、氧化钴或稀土等助剂,在电炉内熔融,然后冷却并粉碎筛分到符合粒度要求。氨合成催化剂活性成分主要为四氧化三铁(Fe3O4),如果制备时加入铁粉,可制得活性成分主要为氧化亚铁(FeO)的催化剂。

变换使用的氧化铁基催化剂主要采用共沉淀法制备,以熟铁、硝酸、氨水等为原料,通过溶解、中和、沉淀、打片、焙烧等工序得到成品,主要成分为三氧化二铁(Fe2O3)。

氧化铁脱硫剂是以氧化铁为主要活性组分,添加其他促进剂,中和、沉淀加工而成,主要用于常温或低温下的精脱硫。氧化铁系催化剂还应用于有机物脱氢等生产工艺中。

1.2  还原过程

氧化铁基催化剂的还原过程是一个密度明显降低、体积略微缩小的过程,随催化剂种类不同和装填紧密度不同,密度可降低10%20%,体积可缩小5%10%

催化剂性能的好坏,不仅与催化剂自身的组分与制备过程有关,还与催化剂的还原有关。对于同一种催化剂而言,还原过程控制的好坏关系到该炉催化剂的活性好坏与寿命长短。

1.2.1  氨合成催化剂

对于氨合成催化剂,还原反应为:Fe3O4 + 4H2=3α-Fe + 4H2OFeO + H2=α-Fe + H2O。还原过程中工艺操作要求如下。

1)温度:开始还原出水温度为300330 ℃,大量出水温度在400 ℃左右,最高还原温度为490 ℃,还原末期在连续测水汽浓度低于0.2 g/m3、催化剂床层底层温度达460 ℃以上恒温一段时间,即可视为还原结束。

2)水汽浓度:还原过程中水汽浓度一般控制在2.0 g/m3以下。

3)空速:尽可能提高空速,至少达8 00010 000 h-1

4)压力:压力的变化对催化剂的还原和还原后催化剂活性的影响不十分明显,还原压力可控制在5.010.0 MPa

5)氢含量:提高循环气中H2含量对缩短还原时间有利,还原主期循环气中H2含量在70%以上为宜。

6)催化剂升温还原结束后,应有一段轻负荷生产期,若还原结束后立即加负荷,会导致催化剂的晶体结构发生剧烈变化,易使催化剂活性下降。

更多内容详见《中氮肥》2017年第4

阅读:
录入:zdf

推荐 】 【 打印
相关新闻      
本文评论       全部评论
发表评论
  • 尊重网上道德,遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
  • 承担一切因您的行为而直接或间接导致的民事或刑事法律责任
  • 本站管理人员有权保留或删除其管辖留言中的任意内容
  • 本站有权在网站内转载或引用您的评论
  • 参与本评论即表明您已经阅读并接受上述条款


点评: 字数
姓名:
内容查询