钴钼催化剂在煤气变换中的应用论文_温若涵
内蒙古大唐国际克什克腾煤制气有限公司 内蒙古赤峰市
摘要：煤化工行业消耗大量的能源，但近年来在国家节能降耗、绿色环保的政策下，煤化工行业逐步实行节能降耗。本文就钴钼催化剂的选择进行探讨。以上分析可以帮助我们合理使用钴钼催化剂，有助于我们在以后的生产中提高催化效率、延长催化剂的寿命。催化剂的寿命起着至关重要的作用。
关键词：钴钼催化剂；煤气变换；应用
介绍
钴钼催化剂具有很多优点，主要表现在抗毒性强等方面，目前在合成气装置中应用十分广泛。在应用过程中，催化剂活性容易受反应条件的影响而降低，因此必须做好床层控制。本文就此作了详细的分析。
1.钴钼催化剂的选择
钴钼催化剂常用的主要载体有：Al2O3、Al2O3/MgO。该类催化剂中经常添加碱金属钾作为助剂来提高其低温活性，在选择具体的催化剂时，不仅要注意该催化剂的活性，还要注意它的强度。一般催化剂的活性和其强度成反比，即活性越好，催化剂本身的强度就越弱。当然，作为催化剂生产厂家，在制造催化剂的过程中，已经考虑到了这两者之间的关系，并找到了一定的平衡点，但是这个平衡点并不是适合所有的工况。所以作为使用催化剂的厂家，在选择催化剂时，也需要找到一个平衡点。其运行的平衡点就是防止因为强度差而导致催化剂床层阻力过大，影响整个系统的生产。 作为低速催化剂，选择钴钼催化剂时，尽量选用粒径小的催化剂。提高催化剂单位体积的有效活性，还要注意床层允许的压降。另外，使用含氧半水煤气制氢时，应选择抗毒性能好的抗毒剂，防止氧气影响催化剂的使用寿命。
2. 填充
在装填过程中，有几个基本的要求。首先，需要通过空速来完成装填计算，而空速的确定主要依据操作压力，但在此之前必须完成负荷的选择。为了避免气体跑偏的问题，需要控制床层高度，确保高于1m。第三，在装填过程中，需要在催化剂的上下铺设两层不锈钢丝网，两层丝网需要以十字交叉的方式铺设，网眼重叠不小于80mm，并用不锈钢丝绑扎，防止催化剂漏出。另外，在上层网眼中还应放置陶瓷球，防止冷凝水与催化剂接触。催化剂放置在下部，上部应有足够的空间。另外，转化炉内部通常分为四个不同的区域，处理过程中最重要的是控制每个区域的催化剂量和温度。 若相关指标不符合要求，应立即进行调整。
3.钴钼催化剂的硫化
钴钼催化剂中的Co和Mo都是以氧化态存在，不具有活性。因此，只有将钴钼转化为硫化态，才具有活性。硫化的主要反应如下：
MoO3+2H2S=MoS2+3H2O-48.1KJ/+H2S=CoS+3H2O-13.6KJ/Mol根据反应动力学可知，为保证硫化完全彻底，硫化时应注意以下几点： （1）干态硫化。催化剂在硫化前必须完全干燥。因此，一般在硫化前要对催化剂进行加热，除去吸附的水分，若不这样做，催化剂中的Mo-Co会与H2S发生硫化反应，当有水存在时，OS转化受到阻碍。 （2）提高H2S浓度。高的硫浓度既能满足硫化反应的需要，又能缩短反应时间，但在硫化初期H2S含量不宜升得太高，应逐步渗透硫化反应。应严格按照硫化方法，防止反应过度和催化剂炉温波动过大。 除保证合适的硫化温度和时间外，还应以出口H2S含量等于入口H2S含量为判定硫化合格的标准。（3）钴钼催化剂硫化过程中硫与炉温的控制关系应遵循“增硫不增温，增温不增硫”的原则。
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4. 接收空气
接收气前应开启除预转化炉、主转化炉以外的系统流程，此流程气体按调度要求排至火炬系统或直接送至净化装置。满足工艺条件后，缓慢接通预转化炉与主转化炉，待转化炉压力略高于冷却系统压力后，全开预转化炉进口阀门和主转化炉出口阀门，通过调节阀以相对较慢的速度将气体连续引入转化炉，在催化剂作用下开始发生转化反应，生成的转化气经热交换器冷却后送往后工序。注意：转化炉接收气过程中，保证预转化炉进口温度在250℃以上。
5.钴钼催化剂过热预防措施
在接收原料气时，出现过热现象，不仅造成催化剂热老化，而且会破坏催化剂中部分有效成分，大大降低钴钼催化剂的使用寿命。钴钼催化剂接气时，应采取以下措施防止过热：（1）钴钼催化剂升温硫化完成后，应将催化剂床层温度降至300℃左右，不宜过高。（2）转化炉在接收原料气时，应保持出口通畅，控制放空阀开度，保证一定的气体放空，并调节进入转化炉入口的气体量，使温度保持在250℃左右。 （3）当转化炉催化剂床层温度即将超过正常温度时，可适当加大系统供气量，加大系统放空量，加大变换炉内气体的流速，将变换炉内多余的热量带出炉外，防止热量在炉内积聚，造成催化剂过热。 （4）一旦催化剂过热，严禁停止供气，转化炉内不得留有气体，可适当加入氮气，防止催化剂过热。
6. 活动和温度
反应过程中若发生逆硫化反应，会降低催化活性。造成这一问题的原因与床层温度不合理、煤气中硫化氢含量及水气比有直接关系，在过程中必须严格控制这些因素。另外，如果水气中水分含量过高或炉内有其它杂质，也会导致成分损失，从而导致催化剂活性下降。另外，原料气通入转化炉后，通常会发生产甲烷副反应，导致床层温度升高，如果气量过大，会分散床层热量，炉温达不到催化剂的反应要求，过程中必须控制气量。
7.钴钼催化剂停车时的保护
在正常生产过程中，一般会出现短暂的停炉，此时应关闭转炉进出口阀门，使转炉保持预热保压，维持一定的温度以利于开机后的供气，同时保持炉内一定的压力。压力较低时，通入氮气维持压力，防止外界空气进入造成催化剂氧化中毒。生产系统检修时，通常需要较长时间停炉，此时应对转化系统进行降压，泄压后再向转化炉内通入氮气，利用低压氮气置换转化系统，同时带走炉内热量，达到冷却置换催化剂的效果。当温度降至室温时，停止通入低压氮气，关闭转化炉进出口阀门，以保护催化剂。
结论
正确选用催化剂是保证企业取得良好经济效益的第一步，钴钼催化剂的选择应遵循兼顾活性、强度、抗毒性的原则，装填时应考虑催化剂的性能，使催化剂在床层中分布均匀。钴钼催化剂在硫化过程中温度升高时，应控制好H2S含量、硫化速度和温度。在正常使用中，应控制好水气比、床层温度和H2S含量，防止催化剂反硫化、损坏和活性降低。停车时要采取措施保护催化剂，防止催化剂中毒。在催化剂的使用过程中，控制好每个环节，延长催化剂的使用寿命。
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