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合成气制甲醇催化剂活性高但容易失活,是当前工业生产过程中的普遍问题。催化剂失活的原因主要有催化剂中毒失活、使用温度过高导致催化剂热失活、催化剂存在积碳及企业工艺操作不合理失活等。目前,催化剂的失活分析多是限于对某一种失活原因的机理研究,而对催化剂的失活原因进行全面分析判断,并分析查找出导致催化剂失活的最主要因素的报道鲜见。只有全面分析出导致催化剂活性组分结构发生改变的因素,才能有根据地采取措施对工艺过程进行改善以避免或减小催化剂失活程度。我省某企业即存在合成气制甲醇催化剂失活过快,使用寿命大大降低,影响甲醇生产,同时使生产成本大幅度提高的情况。为此,本文针对工厂现状,提出在对企业现有合成气成分检测数据及失活催化剂成分检测数据进行认真分析基础上,以工厂失活催化剂为样品,借助X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射分析(XRD)及程序升温氧化-质谱(TPO-MS)等手段,分析和确定催化剂的失活类型,并以企业实际生产催化剂使用条件为依据,开展催化剂中毒的实验室模拟,重现催化剂的失活过程,研究导致催化剂失活的最主要因素。具体工作内容如下:1、对企业现有合成气成分检测数据及失活催化剂成分检测数据进行比对分析;对失活催化剂样品进行XPS、XRD、TPO-MS等表征分析,结果表明企业制甲醇催化剂的失活类型为中毒失活。具体中毒原因是:合成气中甲硫醇、乙硫醇、硫化氢、二氧化硫、氯化氢以及羰基铁等杂质与催化剂活性组分反应生成CuS、ZnS、CuCl2、ZnCl2、CuSO4、CuCO3、Zn(OH)2等,导致催化剂活性组分被破坏,致使催化剂失活。2、以催化剂实际生产中的使用条件为依据,模拟研究反应条件对甲醇催化剂活性的影响,确定了制甲醇催化剂中毒的实验室模拟条件为:催化剂的最佳还原温度为175℃,合成气制甲醇的反应温度为225℃,催化剂的还原时间为10 h,催化剂的粒度为20~40目。3、在实验室模拟条件下,进行甲醇催化剂硫中毒、氯中毒及羰基铁中毒的过程模拟分析,根据催化剂中硫、氯、铁元素含量的变化,发现催化剂在单独的硫中毒、氯中毒及羰基铁中毒失活模拟过程中,合成塔顶部催化剂活性分别下降51.5%、18.5%、8%;合成塔底部催化剂活性分别下降18.9%、9.4%、17.5%。由此,可以确定导致甲醇催化剂中毒失活的主要物质是硫化物。依据合成气中硫化物种类及其含量可分析,可知导致制甲醇催化剂中毒失活的主要因素是合成气中含甲硫醇、乙硫醇。