《化肥催化剂使用技术》求取 ⇩

第一章催化剂及其作用1

1.催化剂的性能、组成和结构1

1.1 概述1

1.2 催化剂的性能2

1.2.2 选择性4

1.2.3 机械强度5

1.2.4 稳定性7

1.2.1 催化剂的活性及表示方法8

1.2.5 使用寿命9

1.3 催化剂的组成11

1.3.1 主催化剂11

1.3.2 助催化剂11

1.3.3 载体14

1.4 催化剂的结构15

1.4.1 催化剂的表面结构15

1.4.2 多相催化剂的孔结构26

1.4.3 多相催化剂的晶粒大小和晶相结构27

2.1 活性中心概念27

2.2 吸附与催化29

2.3 多相催化中的酸碱性42

2.3.1 酸碱的定义及酸强度42

2.3.2 多相酸碱催化43

2.4 半导体的催化作用44

2.4.1 固体能带概念及某些基本知识44

2.4.2 半导体催化作用的一些有关解释46

参考文献48

第二章化学反应工程和催化剂的使用51

1.1 本征动力学方程53

1.1.1 测定本征动力学的实验53

1.实用的动力学方程53

1.1.2 本征动力学方程的建立及其作用54

1.1.3 温度对化学反应速度的影响55

1.2 原粒度催化剂动力学方程57

1.2.1 催化剂颗粒内的传质过程57

1.2.2 催化剂颗粒内的传热过程58

1.2.3 原粒度催化剂动力学方程——有效系数的概念60

1.3 实用的动力学方程60

1.3.1 还原校正61

1.3.2 毒物校正61

1.3.3 剂龄校正61

2.数学模型与数学模拟方法62

2.1 数学模型的建立62

2.2 数学模拟方法63

2.3 固定床反应器的数学模型64

2.3.1 流动模型65

2.3.1.1 几种流动模型65

2.3.1.2 流动模型参数估计66

2.3.2 压力降模型68

2.3.3 固定床反应器的数学模型70

2.3.3.1 固定床反应器数学模型分类70

2.3.3.2 拟均相二维数学模型72

2.3.4 从工业生产实验数据获得模型参数的方法74

3.数学模拟方法在催化剂使用技术中的应用78

3.1 操作78

3.1.1 核算操作过程中催化剂的活性78

3.1.2 催化剂中毒的行为分析79

3.1.3 更换催化剂的经济评价79

参考文献80

2.催化作用原理80

3.2 设计、模拟80

1.钴-钼-氧化铝加氢转化催化剂组成、结构和活性82

1.1 催化剂活性组份和结构82

第三章有机硫加氢转化催化剂82

1.2 物理结构与活性的关系83

2.钴-钼-氧化铝加氢转化催化剂的硫化86

2.1 硫化反应87

2.2 有关硫化条件的讨论87

2.2.1 硫化度87

2.2.2 硫化剂的种类89

2.2.3 预硫化温度90

2.2.4 硫化时间90

2.3 T201型硫化条件92

3.钴-钼-氧化铝加氢转化催化剂的正常操作92

3.1 有机硫分解反应93

3.1.1 有机硫的热分解93

3.1.2 有机硫氢分解反应93

3.1.3 三氧化钼催化作用的机理94

3.1.4 有机硫化合物氢解反应动力学96

3.2 适宜操作条件的选择98

3.2.1 操作条件的讨论98

3.2.2 T201催化剂使用条件100

3.3 操作过程中应注意的几个问题101

4.钴-钼-氧化铝加氢转化催化剂使用寿命101

4.1 活性衰减和催化剂更换101

4.2 影响催化剂活性的因素102

4.2.1 加氧气中杂质的含量102

4.2.2 原料油103

4.3 催化剂的再生104

4.3.1 钼酸钴催化剂再生方法原理105

4.3.2 催化剂的再生操作105

5.2 钼酸铁107

5.2.1 反应方程式107

5.1 钼酸镍107

5.其他加氢转化催化剂107

5.2.2 正常操作108

参考文献109

附表：各国加氢转化催化剂主要型号一览表110

第四章氧化锌脱硫剂112

1.干法脱硫和氧化锌脱硫剂112

2.氧化锌脱硫剂的脱硫原理116

2.1 脱硫反应的热力学平衡116

2.2 脱硫反应机理117

2.3 脱硫剂床层中硫的分布120

3.氧化锌脱硫剂的组成、结构和特性121

3.1 化学组成、物理结构与脱硫活性的关系121

3.2 各种脱硫剂的脱硫特性124

3.2.1 T302型脱硫剂124

3.2.3 T(T)303型脱硫剂125

3.2.2 C7-2型脱硫剂125

3.2.4 T304型脱硫剂126

4.氧化锌脱硫剂的使用126

4.1 氧化锌脱硫剂的使用场合126

4.2 影响脱硫反应速率的因素128

4.2.1 反应温度128

4.2.2 空速128

4.2.4 水汽含量130

4.2.3 含硫化合物的类型及浓度130

4.3 操作条件的选择131

4.3.1 反应温度131

4.3.2 操作压力131

4.3.3 空速131

4.3.4 加氢量131

4.4 装填量、反应器设计及寿命预测132

4.4.1 装填量132

4.4.2 反应器设计133

4.4.3 寿命预测135

4.5.1 贮存、运输和装填136

4.5 使用注意事项136

4.5.2 开车及正常操作137

4.5.3 停车和卸脱硫剂138

参考文献138

第五章烃类蒸汽转化催化剂140

1.转化催化剂的组成、结构和特性140

1.1 主要化学组成及各组份的作用141

1.1.1 转化催化剂的活性组份141

1.1.2 助催化剂141

1.1.3 载体144

1.1.4 杂质146

1.2 物理结构及其影响147

1.2.1 转化催化剂的物理结构147

1.2.2 转化催化剂的外形及尺寸148

5.3.5 原料气组成的影响150

1.2.3 转化催化剂应具备的机械强度150

2.1.2 装填方法151

2.1.1 装填时应注意的要点152

2.转化催化剂的装填152

2.1.3 装填质量154

2.2 二段转化催化剂的装填154

3.1 还原过程的化学反应及热效应155

2.1 一段转化催化剂的装填157

3.2 还原条件对催化剂性能的影响157

3.2.1 还原温度的影响157

3.2.2 还原气氛的影响157

3.转化催化剂的活化158

3.2.3 还原压力的影响159

3.3 催化剂还原中的几个问题159

3.3.1 还原终点的判断159

3.3.2 添加含氢气体的益处160

4.转化催化剂的氧化(钝化)161

4.1 钝化(氧化)反应及反应热162

4.2 钝化操作162

4.2.1 钝化操作162

4.2.2 钝化进程的判断163

4.2.3 注意事项163

4.3 氧化对转化催化剂性能的影响163

5.转化催化剂的正常操作165

5.1 蒸汽转化反应和反应平衡165

5.1.1 天然气蒸汽转化反应及反应热165

5.1.2 甲烷蒸汽转化反应的平衡166

5.1.3 平衡组成的计算167

3.3.3 二段转化催化剂的还原167

5.1.4 二段转化反应原理170

5.2.1 甲烷蒸汽转化反应机理172

5.2 甲烷蒸汽转化反应动力学172

5.2.2 甲烷蒸汽转化的反应速度173

5.3 操作条件的影响和选择175

5.3.1 反应温度的影响175

5.3.2 反应压力的影响176

5.3.3 水碳比的影响178

5.3.4 空速的影响179

5.3.6 各操作因素对管壁温度的影响181

5.3.7 有关二段转化催化剂的操作182

5.4 运转中转化催化剂性能的判断184

6.轻油蒸汽转化反应概述188

6.1 轻油蒸汽转化反应热力学188

6.2 轻油蒸汽转化反应动力学与机理192

6.2.1 轻油转化反应动力学193

6.2.2 反应机理195

6.3 轻油蒸汽转化中有关炭的反应197

7.1 解决催化剂结炭的不同途径199

7.轻油转化催化剂设计思想及特点199

7.1.1 钾碱是最有效的抗结炭助剂200

7.1.2 以活性氧化镁为载体200

7.2 化学组成及主要物化性质200

7.3 两类轻油转化催化剂的特性200

7.3.3 对炉型和炉温的适应性201

8.3.1 升温201

7.3.2 转化活性201

7.3.1 抗结炭能力201

7.3.4 对操作条件的适应性202

7.4 炼厂焦化气转化催化剂202

8.轻油转化催化剂的正常使用203

8.1 原料规格203

8.2 装填204

8.3 升温与还原204

8.3.2 还原204

9.1.1 析炭热力学206

9.1 结炭206

9.运转中几个问题的讨论206

8.4 正常操作206

9.1.2 析炭动力学209

9.1.3 防止析炭的途径214

9.1.4 炭的脱除方法214

9.2 转化管出现热斑、热带和热管215

9.3 催化剂中毒216

9.3.1 硫中毒216

9.3.2 其他毒物219

10.转化催化剂的寿命220

10.1 影响转化催化剂寿命的主要因素220

10.1.1 催化剂的强度220

10.1.2 催化剂的活性221

10.1.4 原料气组成的影响222

10.2 转化催化剂的更换222

10.1.3 催化剂结炭的影响222

10.3 延长转化催化剂使用寿命的对策225

10.3.1 选择性能优良的转化催化剂225

10.3.2 使转化催化剂处于最佳性能状态225

10.3.3 避免不必要地损伤催化剂226

参考文献226

第六章高温变换催化剂229

1．高变催化剂的组成、结构和特性229

1.1 化学组成和主要组份的作用229

1.1.1 铁的氧化物229

1.1.2 三氧化二铬230

1.1.3 氧化钾231

1.2 物理结构与活性和强度的关系231

1.2.2 物理结构对强度的影响232

1.2.1 物理结构对活性的影响232

1.3 高变催化剂的主要特性234

1.3.1 活性234

1.3.2 强度235

1.3.3 催化剂的本体含硫量235

1.3.4 催化剂的选用235

2.高变催化剂的还原与放硫236

2.1 还原过程的化学反应及其热效应236

2.2 高变催化剂的还原条件238

2.3 工厂升温还原若干问题的讨论239

2.3.1 升温介质239

2.3.2 还原方法240

2.3.8 还原终点240

2.4 高变催化剂的放硫问题241

3.1.1 变换反应的热效应243

3.1.2 变换反应的平衡常数243

3.1 变换反应的热效应与化学平衡243

3.正常操作条件243

3.1.8 变换率与平衡变换率244

3.2 反应速度方程246

3.3 正常操作条件的选择248

3.3.1 温度248

3.3.2 汽气比249

3.3.3 压力250

4.1.1 催化剂的失活251

4.1 影响寿命的主要因素251

4.高变催化剂的使用寿命251

4.1.2 阻力降上涨252

4.2 影响活性和压力降的主要因素252

4.2.1 影响压力降的主要因素252

4.2.2 影响变换率的主要因素254

4.3 催化剂的更换原则255

4.4 延长使用寿命的若干措施256

5.钴钼系耐硫变换催化剂259

5.1 催化剂组成259

5.2 催化剂的硫化260

1.氨合成催化剂的组成，结构与特性261

5.3 操作注意事项261

5.4 钴钼催化剂的特点262

参考文献263

附表1 一氧化碳变换反应化学平衡常数264

附表2 国内几种高温变换催化剂的性能267

附表3 国外几种高变催化剂的性能268

第七章低温变换催化剂269

1.催化剂的组成、结构和特性269

1.1 化学组成和主要组份的作用269

1.2 物理结构及其与活性的关系271

1.3 催化剂的主要特性273

2.1 升温还原过程的化学反应及其热效应274

2.催化剂的还原274

2.2.1 表观起始还原温度与氢浓度的关系277

2.2 催化剂还原的动力学性质277

2.2.2 诱导期与氢浓度和温度的关系278

2.2.3 还原动力学方程278

2.3 对还原低变催化剂若干问题的讨论280

2.3.1 还原剂280

2.3.2 稀释气281

2.3.3 空间速度和压力283

2.3.4 氢气浓度和温度283

2.3.5 全床层催化剂平均还原度和还原时间的估算287

3.1 采用低温变换的效益288

3.催化剂的正常操作288

3.1.1 提高氨产率289

3.1.3 降低压缩能耗290

3.1.4 减少装量费用290

3.2 反应机理和反应速率290

3.2.1 反应机理290

3.1.2 节省蒸汽消耗290

3.2.2 反应速率方程291

3.2.3 反应速率方程的讨论293

3.3.1 进出口温度的确定294

3.3 低温变换操作条件的设计294

3.3.2 催化剂用量的确定295

3.3.3 催化剂粒度的选择298

3.4 适宜操作条件的讨论299

3.4.1 操作温度299

3.4.2 操作压力和空速303

3.4.3 进气组成304

3.5 催化剂的氧化和停、卸306

4.催化剂的使用寿命307

4.1 活性衰减的几种表现与催化剂的更换308

4.2 损害催化剂活性的主要因素312

4.2.1 硫中毒312

4.2.2 卤素中毒314

4.2.3 水汽冷凝315

4.2.4 热老化316

4.3 延长催化剂寿命的若干对策316

4.3.1 防硫317

4.3.2 防卤素318

4.3.3 防污塞319

4.3.4 防水汽冷凝319

4.3.5 防超温320

4.3.6 多装催化剂和选用小粒催化剂320

4.3.7 均匀装填321

4.3.8 稳定操作条件322

参考文献322

第八章甲烷化催化剂323

1.催化剂的组成、结构和特性323

1.1 催化剂的组成及主要组份的作用323

1.1.1 活性组份323

1.1.2 载体及促进剂324

1.2.2 物理结构与活性的关系326

1.2.1 结构模型326

1.2 物理结构及其与活性的关系326

1.3 甲烷化催化剂的主要特性327

2.催化剂的还原328

2.1 还原过程中化学反应及其热效应328

2.2 还原条件的选择328

2.2.1 温度329

2.2.2 压力330

2.2.3 空速331

2.2.4 气体组成331

2.3 还原甲烷化催化剂若干问题的讨论331

2.3.1 还原阶段的划分331

2.3.2 还原终点的判定332

3.1 物化性质与毒性333

3.1.1 物化性质333

3.1.2 羰基镍的毒性333

3.羰基镍333

3.2 羰基镍生成的因素与预防334

3.2.1 羰基镍生成的因素334

4.正常操作335

4.1 甲烷化反应的热力学335

4.1.1 甲烷化过程中可能发生的反应335

3.2.2 预防措施335

4.1.2 平衡浓度的计算336

4.1.3 甲烷化反应的热效应338

4.2 反应速率及机理339

4.2.1 反应速率339

4.2.2 反应机理340

4.3.2 催化剂装量计算341

4.3 操作条件的设计341

4.3.1 反应温度的设计341

4.3.3 反应炉设计342

4.4 适宜操作条件的讨论343

4.4.1 操作温度343

4.4.2 操作压力343

4.4.3 操作空速344

4.4.4 气体组成344

4.4.5 脱碳岗位操作的正常与稳定344

5.催化剂的使用寿命346

5.1 催化剂活性衰退的主要表现346

5.2 损害催化剂活性的主要因素346

5.2.1 催化剂的中毒346

5.2.2 热老化349

5.3 使用寿命的估测350

6.延长使用寿命的若干措施351

6.1.1 对气体中硫浓度的要求351

6.1 防止催化剂的硫中毒351

6.1.2 硫进入甲烷化炉的可能途径352

6.1.3 预防措施355

6.2 防止超温356

6.3 防止甲烷化入口气的泄漏357

6.3.1 入口气泄漏的几种可能途径357

2.催化剂的还原358

参考文献358

6.3.2 预防措施358

附录 不同温度下CO和CO2甲烷化的平衡常数360

第九章氨合成催化剂361

1.1 催化剂的化学组成及组份效应361

1.2 影响催化剂性能的其他因素365

1.3 催化剂主要特性367

2.1 催化剂在还原过程中的物理化学变化368

2.2 还原过程动力学370

2.3 还原过程的影响因素371

2.4 还原操作375

2.5 预还原催化剂377

3.催化剂在使用过程中的物理化学变化378

3.1 催化剂的热稳定性379

3.2 催化剂的中毒380

3.3 催化剂的寿命384

4.催化剂的正常操作385

4.1 氨合成反应的热力学和动力学特征385

4.2 操作参数的影响及其选择387

4.3 催化剂的选型及其颗粒度选择392

4.4 催化剂的装卸394

4.5 中、小型氨厂操作中的几个有关问题395

4.6 操作注意事项396

参考文献397

第十章S02氧化用钒催化剂399

1.化学热力学数据399

1.1 反应热399

1.2 平衡常数和平衡转化率399

2.钒催化剂400

2.1 简述400

2.2 钒催化剂的结构和特性401

2.3 钒催化剂型号和化学、物理性质404

2.3.1 挤条圆柱形钒催化剂404

2.3.2 球形钒催化剂405

2.3.2 环形钒催化剂406

3.二氧化硫氧化工业反应器408

3.1 s1系钒催化剂的经验速率方程和速率常数408

3.2.2 最佳温度曲线的拟合计算411

3.2.1 扩散效率因子411

3.2 工艺设计411

3.2.3 绝热段的分段和各绝热段催化剂容积计算412

3.3 催化剂的经验定额分配413

4.开车与停车415

4.1 催化剂的装填415

4.2 开车416

4.3 停车417

4.4 催化剂的卸出与筛换418

5.钒催化剂的中毒418

5.1 矿尘与酸雾418

5.2 砷及其化合物422

5.3 氟及其化合物423

5.4 碳的氧化物425

6.催化剂的运输与贮存426

参考文献426

1.1 化学组成及各组份的作用428

第十一章氨氧化制硝酸催化剂428

1.铂催化剂的组成、结构和特性428

1.2 物理结构430

1.3 成品网的技术规格432

2.铂催化剂的装填与活化433

2.1 铂网的安装433

2.2 铂网的活化434

3.铂催化剂的正常操作436

3.1 化学平衡、反应机理及反应动力学436

3.2 最佳操作条件的？？439

3.2.1 温度439

3.2.2 压力440

3.2.3 气体组成441

3.2.4 气流速度442

4.1 催化剂中毒445

4.铂催化剂的活性衰退与再生445

4.2 铂网再生446

4.3 铂损失以及影响因素446

4.3.1 压力影响447

4.3.2 温度影响447

4.3.3 铂网及其使用情况的影响447

4.3.4 氧化挥发的影响449

4.4 铂的回收449

4.4.1 机械过滤法450

4.4.2 奥地利氮素公司(？？？)法450

4.4.3 德古萨(Degussa)法450

4.4.4 恩格尔哈特(Engeihard)法451

4.4.5 铂灰、炉灰及酸泥中铂的回收451

4.5 判废标准451

5.1 铁系催化剂452

5.1.1 铁铋催化剂452

5.非铂催化剂452

5.1.2 铁铬催化剂453

5.2 钴系催化剂454

5.2.1 正常操作条件454

5.2.2 再生与回收456

参考文献458

第十二章计算机在化肥催化剂使用技术上的应用459

1.前言459

2.计算机在合成氨催化剂使用技术中的应用461

2.1 催化剂的活性和寿命计算461

2.1.1 预示催化剂的活性461

2.1.2 催化剂寿命估算464

2.2 催化剂中毒的分析468

2.3 催化反应器的操作最佳化471

2.3.1 高变反应器操作温度最佳化471

2.4.1 氨合成催化剂示例473

2.3.2 氨合成反应器操作温度最佳化473

2.4 更换催化剂的经济评价473

2.4.2 甲烷化催化剂示例476

2.5 氨合成反应器的故障分析478

2.5.1 内件泄漏478

2.5.2 氨冷器故障480

3.计算机在烃类蒸汽转化催化剂使用技术中的应用482

3.1 一段转化炉的设计计算482

3.2 转化系统的模拟分析484

3.3 转化催化剂操作性能分析486

4.用户填写工厂数据的技术要求和格式488

4.1 数据一致性检验488

4.2 数据填写的技术要求491

4.3 附录492

参考文献497

附表 常用单位换算表498