化工总控工项目4任务23催化剂还原与钝化课件

1、项目4 化学反应过程操作任务23 催化剂还原与钝化化工总控工技能鉴定培训教程高级工目 录CONTENTS0102030405任务描述考核标准任务实施考核要求相关知识项目拓展思考练习0607催化剂还原与钝化1.能够按操作要求正确完成催化剂的升温还原，掌握催化剂升温还原的启动、正常运行和停车操作技能。2.能够熟练判断及排除催化剂升温还原在运行中的常见故障。催化剂的升温还原装置如图23-1所示。图23-1 催化剂升温还原装置表23-1 催化剂升温还原项目考核表考核内容考核要点配分扣分原因扣分得分检查准备检查设备各部件5检查药品准备、仪表、阀门、开关5升温保压5开启冷却水5加热温度升至1705还原温度

2、升至1905温度升至2105温度升至2305取样及分析样品取样分析各气体的浓度5每隔半个小时进行取样分析，比较进出口气体的浓度5对所取样品用气相色谱分析含量10表23-1 催化剂升温还原项目考核表考核内容考核要点配分扣分原因扣分得分停车停气置换5降温5降压5最后关水，关电源5职业素质操作安全规范3团队配合合理有序3现场管理文明安全4实训报告认真规范5数据可靠5考评员签字考核日期合计得分一、催化剂的种类、组成及评价标准1、催化剂基本概念化学反应里能改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后（反应过程中会改变）都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。通常把有催化剂

3、加速化学反应，使反应尽快达到化学平衡但并不改变反应平衡的作用叫做催化作用。利用催化剂可以改变化学反应的速率，称为催化反应。使化学反应加快的催化剂为正催化剂；使化学反应减慢的催化剂为负催化剂。催化剂有使某一反应加速，而较少影响其他反应的性能，称为催化剂的选择性。催化剂对化学反应速率的影响非常大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。2、催化剂的特征A催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。在开发一种新的化学反应的催化剂时，首先要对该反应体系进行热力学分析，看在给定条件下是否属于热力学上可行的反应。特征一C催化剂对反应具有如下选择性：根据热力学计算，某一反

4、应可能生成不止一种产物时，应用催化剂可加速某一目的产物的反应，称为催化剂对该反应的选择性。工业上利用催化剂具有选择性，使原料转化为所需要的产品。特征三B催化剂只能加速反应趋于平衡，不能改变平衡的位置（平衡常数）。特征二3、催化剂的分类按催化剂的作用机理分配合型催化剂 催化作用的起因是由于反应物分子与催化剂之间发生了配位作用而使前者活化，从而促进反应的进行。氧化-还原型催化剂 催化作用的起因是由于反应物分子与催化剂发生了单个电子转移。酸碱型催化剂 催化作用的起因是由于反应物分子与催化剂之间发生了电子对转移，出现化学键的异裂，形成了高活性中间体，从而促进反应的进行。1233、催化剂的分类按催化反应

5、体系的物相均一性分酶催化剂 酶是胶体大小的蛋白质分子，其催化反应具有均相催化反应和多相催化反应的特点。均相催化剂 指反应过程中与反应物分子分散于同一相中的催化剂，相应的催化反应称为均相催化反应。多相催化剂 在反应过程中与反应物分子分散于不同相中的催化剂，它与反应物之间存在相界面，相应的催化反应称为多相催化反应。1233、催化剂的分类按催化剂的元素及化合态分金属催化剂(Ni，Fe，Cu，Pt，Pd等过渡金属或贵金属)，金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂(多为半导体)，金属配合物催化剂和双功能催化剂。双功能催化剂指其催化的过程包含了两种不同反应机理，催化剂具有不同类型的活性中心。反应需要在各自独立

6、的活性中心上进行才能完成而产生。3、催化剂的分类BA按状态可分固体催化剂液体催化剂3、催化剂的分类聚合缩聚酯化缩醛化加氢脱氢氧化还原烷基化异构化按反应类型分123456791084、催化剂的成分活性组分载体助催化剂催化剂的成分4、催化剂的成分活性组分主催化剂又称活性组分，指催化剂中能加速反应的物质，是多组分催化剂中的主体，是必备的组分。载体载体是活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架；载体的主要作用是提供孔结构和大的表面积，同时增大催化剂的强度；活性物和助剂负载于载体上所得的催化剂，称为负载型催化剂。载体的种类很多，有天然的也有人工的，可分为低比表面积和高比表面积两类。载体的结

7、构和性能不仅关系到催化剂的活性和选择性，还关系到催化剂的热稳定性、机械强度及传递特性等，选择载体时必需弄清其结构、性质和其他功能。4、催化剂的成分助催化剂在催化剂里，往往加入另外一种物质，以增强催化剂的催化作用，这种物质叫做助催化剂。助催化剂加入量少(硫酸磷酸。同是苯酚与甲醛反应合成酚醛树脂，使用氢氧化钠、氢氧化钡、盐酸、氨水、草酸、醋酸、甲酸、硫酸、磷酸、氧化镁、氧化锌等催化剂、其产品性能都有所不同。催化剂的选择性的度量用主产物的产率来表示。5、催化剂的性能评价稳定性定义：是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。工业催化剂的稳定性包括耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性、化学稳定性、抗污稳定

8、性。这些稳定性都各有一些表征指标，而衡量催化剂的稳定性的总指标通常以寿命表示。5、催化剂的性能评价使用寿命指在指定的使用条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时同，可以是指活性下降后再生活性又恢复的累计使用时间。引起催化剂效率衰减而缩短其寿命的原因很多，主要有原料中杂质的毒化作用（又叫催化剂中毒）；高温时的热作用使催化剂中活性组分的晶粒增大，从而导致比表面积减少、或者引起催化剂变质；反应原料中的尘埃或反应过程中生成的碳沉积物覆盖了催化剂表面(黑色颗粒为镍，丝状物为碳沉积物)；催化剂中的有效成分在反应过程中流失；强烈的热冲击或压力起伏使催化剂颗粒破碎；反应物流体的冲刷使

9、催化剂粉化吹失等。5、催化剂的性能评价环境友好性工业催化剂除了要满足以上催化性能的基本要求外，还应满足社会发展的循环经济的需求，即要求催化剂是环境友好的，反应剩余物是与自然界相容的。二、催化剂的活化、使用和再生催化剂的活化制备好的催化剂往往不具有活性，必须在使用前进行活化处理，使其活性和选择性提高到正常使用水平。在活化过程中，将催化剂不断升温，在一定的温度范围内，使其具有更多的接触面积和活性表面结构。活化过程常伴随着物理和化学变化。催化剂使用合理地使用催化剂是保证催化剂活性高、寿命长的主要措施之一，也是化学工业高产、低耗的重要措施之一。催化剂在装填时，应使催化剂装填均匀，以免气流分布不均匀而造

10、成局部过热，烧坏催化剂现象。催化剂在使用时，应防止催化剂与空气接触，避免已活化或还原的催化剂发生氧化而活性衰退；应严格控制原料纯度，避免与毒物接触而中毒或失活；应严格控制反应温度，避免因催化剂床层局部过热而烧坏催化剂；应尽量减少操作条件波动，避免因温度、压力的突然变化而造成催化剂的粉碎。催化剂再生制备好的催化剂往往不具有活性，必须在使用前进行活化处理，使其活性和选择性提高到正常使用水平。在活化过程中，将催化剂不断升温，在一定的温度范围内，使其具有更多的接触面积和活性表面结构。活化过程常伴随着物理和化学变化。合理地使用催化剂是保证催化剂活性高、寿命长的主要措施之一，也是化学工业高产、低耗的重要措

11、施之一。催化剂在装填时，应使催化剂装填均匀，以免气流分布不均匀而造成局部过热，烧坏催化剂现象。催化剂在使用时，应防止催化剂与空气接触，避免已活化或还原的催化剂发生氧化而活性衰退；应严格控制原料纯度，避免与毒物接触而中毒或失活；应严格控制反应温度，避免因催化剂床层局部过热而烧坏催化剂；应尽量减少操作条件波动，避免因温度、压力的突然变化而造成催化剂的粉碎。1、准备工作(1)合成催化剂装填完毕合格，催化剂灰吹除合格，系统N2置换合格且保压至0.45MPa。(2)设备处于备用状态，公用工程供应正常。(3)现场联络及通信设施齐全，检验合格，灵敏好用。(4)仪表及安全联锁系统调校、检验合格。(5)设备和管

12、道的吹扫、清洗、气密试验工作已经结束。(6)各种图表、报表已做好准备。(7)确定系统所有阀门关闭，联系调度准备试车寸奴。(8)通知质检中心作好合成工序气密、联动开车、催化剂还原的各项分析准备工作。2、开车(1)压缩机本体及合成系统进行氮气置换，按照氮气置换方案进行，合格后系统冲压至0.45MPa保压。(2)导通脱盐水上水阀门，建立汽包液位50%后，关闭阀门。当床层温度升到与锅炉给水温度相同时，打开LICA-0901及其前后切断阀，给D-90l加入锅炉水，同时确认脱盐水上水阀门关闭。(3)E-902A/B投循环水，注意高点排气。(4)联系调度引4.4 MPa过热蒸汽至C-901前做好启C-901

13、的准备。经同意后，启C-901合成系统进行氮气循环。通过C-901防喘振阀及HV0902控制系统压力在0.51.0 MPa，空速10001500 h-1。2、开车(5)按照催化剂升温曲线，进行催化剂的升温还原。(6)催化剂物理水脱除以后，缓慢开启加氢阀，按照厂家所提供的升温还原曲线进行催化剂化学还原出水。(7)当催化剂温度升至190 后，调整进塔气(H2 +CO)浓度到1%2%，以0.5 /h升温速率将催化剂温度升至210 ；继续提高入塔气(H2 +CO)浓度至2%8%，以2.5/h升温速率将催化剂温度升至230 ，在此温度下继续提高人塔气(H2 +CO)浓度至8%25%，恒温还原2 h，直到

14、还原结束。3、正常操作(1)严格按照升温曲线，进行催化剂的升温还原。(2)在整个还原期间，每半小时分析一次合成塔进出口H2、CO、CO2含量。合成塔进出口(H2 +CO)浓度差值为0.5%左右，最高不超过1.0%。升温还原进度见表23-2。阶段时间/h塔热点温度/升温速度/（/h）进塔气H2浓度/%系统压力/MPa阶段累计升温22初温60202500.7121460120500.75191201701000.7120170000.7还原103017019020.510.740701902100.5120.88782102302.5280.828023008250.8表23-2 升温还原进度4、

15、停车(1)还原时，合成塔出口温度不准高于240 ，还原结束后，将系统卸压到0.15 MPa，保持合成塔出口温度达到还原最终温度。(2)停气，置换。(3)降低压力（压缩机），降低温度（蒸汽）。(4)关闭冷却水。(5)切断电源。5、数据记录表23-3 催化剂的升温还原操作记录表格时间/h进口浓度/%出口浓度/%流量差/%H2COCO2H2COCO2H2COCO21、工业上固体催化剂是由（ ）组成的。A.正催化剂和负催化剂B.主催化剂和辅催化剂C.活性组分、助催化剂和载体D.活性组分、助剂和载体2、催化剂中毒有（ ）两种情况。A.短期性和长期性B.短期性和暂时性C.暂时性和永久性D.暂时性和长期性3、下列叙述中不是催化剂特征的是（ ）。 A. 催化剂的存在能提高化学反应热的利用率B. 催化剂只缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态C.催化剂参与催化反应，但反应终了时，催化剂的化学性质和数量都不发生改变D. 催化剂对反应的加速作用具有选择性4、催化剂按形态可分为 （ ）。A. 固态，液态、等离子态 B. 固态、液态、气态、等离子态C. 固态