Способ определения активности медьсодержащего катализатора для синтеза метанола

 

Сущность изобретения: продукт - медьсодержащий катализатор (КТ). Определяют активность в синтезе метанола в условиях отравления сероводородом введением КТ в поток инертного по отношению к КТ газа, содержащего сероводород, измерением, концентрации сероводорода после контакта и расчетом активности по формуле А АО е -к-сн-t. где д0 активность свежего КТ м метанола/м3 кт.ч., СН - концентрация сероводорода на входе в реактор, моль/м3, К - коэффициент, учитывающий адсорбционную емкость КТ в отношении сероводорода, м /моль -ч, t - время, для которого определяется активность КТ, ч. Характеристика: повышенная точность определения и прогнозирование активности. 3 ил. (Л С 00 о ы 00 о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛ ИСТИ4Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925043/04 (22) 03.04.91 (46) 23.03,93. Бюл. М 11 (71) Харьковский политехнический институт им, В.И.Ленина и Государственный научноиСследовательский и проектный институт метанола и продуктов органического синтеза (7к) И,А.Слабун, Н.Н.Степанов, Ю,В.Лендер, Л.И.Крупник и В,В.Иванов (56) ТУ 6-09-5503-78 "Катализатор медь-цинкалюминиевый синтеза метанола CHM-1".

B,„3 Wood, М/.Е. Jsakson, Н, Wise. Kinetic

Studies of Catalyst Poisoning during . Methano! Syntesis at Ilgh Pressures Ind.Ånd.

CHem. Prod. Res Dev. 1980, 196, (Ф 2.

Томас Г.К. Хроматография как проблема кинетики//Хроматография:/Сб. статей под ред. Дубинина М.M.Ïåðåâîä с английского

Бе(эинга Б,П. и Серпинского В.В. — М.;ИЛ, 1949, с. 25-52.

ТУ 113 03-19-2-85 "Катализатор хромсодержащий синтеза метанола СНМ-3М", Парфенова Л.С. и др. Зависимость акти ности медьсодержащих катализаторов сийтеза метанола от содержания в них серы.//(Сб. научн. трудов Метанол и его переработка) ГосНИИметанолпроект. — М,:

НИИТЭХИМ, 1985.

Изобретение относится к химической техйологии, в частности к производствусинтетйческого метилового спирта, и может быт использовано для расчета срока эксплуатации медьсодержащих катализаторов синтеза метанола.

Целью изобретения является повышение точности учета влияния сероводорода на активность катализатора и обеспечение ев прогноза.

Я2 «» 1803863 А1 (я)л G 01 N 31/10, В 01 J 23/72 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА (57) Сущность изобретения; продукт — медьсодержащий катализатор (КТ). Определяют активность в синтезе метанола в условиях отравления сероводородом введением KT в оток инертного по отношению к КТ газа, содержащего сероводород, измерением концентрации сероводорода после контакта и расчетом активности по формуле А = А . е к с"" где Ap — активность свежего КТ м з метанола/м кт.ч„СН вЂ” концентрация сероводорода на входе в реактор, моль/м, К— з коэффициент, учитывающий адсорбционную емкость КТ в отношении сероводорода, м /моль ч, t — время, для которого определяется активность КТ, ч. Характеристика: повышенная точность определения и прогнозирование активности. 3 ил.

Поставленная цель достигается тем, что в поток газа-носителя, представляющего собой инертный по отношению к катализатору газ и содержащего сероводород, вводят медьсодержащий катализатор, измеряют изменение концентрации сероводорода во времени после контакта с катализатором и расчитывают активность катализатора ео, времени по формуле

А-Ао е-кснг (1) 1803863 где А — активность катализатора в условиях отравления м метанола м катализатора, ч;

Ао — активность свежего катализатора м метанола

Сн — концентрация сероводорода на входе в катализатор, моль/м

К вЂ” коэффициент, учитывающий адсорбционную емкость катализатора в отноше- 10 нии сероводорода, м /моль ч;

t — время, для которого определяется активность катализатора.

Реакция синтеза метанола и реакция взаимодействия катализатора с Hz протекает одновременно на одной и той же поверхности катализатора. Сероводород блокирует эту поверхность и в результате реакция синтеза метанола протекает с меньшей интенсивностью, т.е. активность 20 катализатора падает. Поэтому достаточно только определить изменение активности катализатора по отношению к сероводороду, чтобы рассчитать активность катализатора в реакции синтеза метанола. В связи с 25 этим отпадает необходимость в проведении синтеза метанола иэ СО и Hz. В качестве газа-носителя для сероводорода можно выбрать любой инертный по отношению к катализатору газ. Предлагаемая для расчета 30 формула содержит в своей структуре концентрацию сероводорода и время эксплуатации катализатора, которые повышают точность учета влияния сероводорода на активность катализатора и позволяют прогно- 35 зировать эту активность.

Способ осуществляют. следующим образом.

Создают поток инертного газа с серово- дородом, вводят в реактор проточного типа 40 с медьсодержащим катализатором, измеряют концентрацию сероводорода на входе и выходе реактора с помощью хроматографа через определенные промежутки времени и рассчитывают активность катализатора по 45 формуле (1).

Процесс осуществляют следующим образом.

Поток газа-носителя, содержащий сероводород, создают с помощью регулятора расхода, установленного на баллоне. Газноситель передвигается по трубопроводу к емкости, в которой расположен катализатор. Расход газа замеряют счетчиком, При

55 достижении потоком газа катализатора происходит взаимодействие сероводорода с последним. Аликвота газа, необходимая для измерения концентрации сероводорода в потоке газа-носителя, отбирается до и после катализатора с помощью вентилей, а концентрация сероводорода определяется с помощью хроматографа.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П риме р1. Объем Зсм медьсодержащего катализатора СНМ-3М загружают в реактор проточного типа, Создают поток инертного газа-носителя азота, содержащего сероводород с концентрацией 2 23 10 моль/м, с объемным расходом 0,9 м /ч и давлением 100 атм. Включают секундомер и начинают отсчет времени, Через 30 с отбирают газ на выходе из слоя катализатора и производят анализ (время 30 с состоит из времени прохождения сероводородом слоя катализатора и времени на отбор газа после слоя катализатора для анализа). Активность катализатора за 30 с практически не изменяется (для этого нужны часы), поэтому считают начальный момент отбора газа на анализ совпадающим с началом эксперимента (1=0). Концентрация на выходе в начальный момент составляет 1,34 10 моль/и . Через 2 ч снова определяют концентрацию сероводорода на выходе из катализатора. Концентрация равна 1,56 10 моль/м .

Расчет коэффициента К, учитывающего адсорбционную емкость катализатора

СНМ-3М по отношению к сероводороду, вы-. полняют по формуле (ч):

К=1/2 С Дп( где Сн- концентрация сероводорода на входе в реактор (т,е. катализатор), равная 2,23

10 з MMoonnbb/MM3

Со — концентрация сероводорода на выходе из реактора (т,е. из катализатора) в начальный момент времени, соответствующий 30 с после начала эксперимента„равная 1,34 .10 моль/м;

Cz — концентрация сероводорода на выходе из реактора через 2-а часа пропускания сероводорода чеоез катализатор, равная

1,56 10 моль/м;

2 - время работы катализатора для определения коэффициента, учитывающего адсорбционную емкость, ч.

Коэффициент К равен 97,7 мз/(моль ч,), Теперь рассчитывают текущую активность А катализатора CHM-ЗМ для любого времени эксплуатации (т.е. прогнозируемая активность):

А-Ао е-Кс где Ао — активность свежего катализатора

CHM-3М, равная 4м метанола/(м кат,ч.).

1803863

Таблица1

Для подтверждения правильности расчвтов определена экспериментальная текущая активность катализатора в условиях отравления при 533 К, давлении 10 атм и концентрации сероводорода 2,23 10 5 моль/м в синтез-газе, содержащем водоз род и оксид углерода в соотношении 2:1, согласно известному способу.

Данные испытаний активности и расчетц по предложенному способу приведены в 10 табл.3.

Пример 2, В техническом решении, выбранном в качестве прототипа, приведены результаты одного из экспериментов по определению активности медьсодержаще- 15 го катализатора марки С79-1 в условиях отравления. Согласно заявляемому способу нами рассчитана активность этого катализатора в различные времени эксплуатации при содержании сероводорода в газовой 20 смеси 3,2 ррм, т.е. Сн = 2,75 10 моль/м, и коэффициенте К, учитывающем адсорбционную емкость катализатора С79-1 по отношению к сероводороду, равном 8,0 м /моль.ч. Данные расчета приведены в 25 табл.2.

Пример 3. В прототипе приведены результаты определения активности медьсодержащего катализатора синтеза в опыт- но-промышленных условиях на газе, 30 .содержащем сероводород. Согласно предложенному способу, рассчитана активность для различных времен эксплуатации при содержании сероводорода в газовой смеси 0,2 ррм (3,92 10 моль/мз), и коэффициенте, 35 учитывающем адсорбционную емкость катализатора СНМ-3 в отношении сероводорода, равном 0,14 м /моль ч.). Данные расчета приведены в табл.3.

Выводы: результаты по определению активности катализатора согласно предложенному способу, хорошо согласуются с результатами лабораторных и промышленных испытаний. Время, необходимое для определения активности согласно предложенному техническому решению в 27 раз меньше, чем в прототипе.

Предложенный способ позволяет определить активность катализатора в любой момент времени эксплуатации.

Формула изобретения

Способ определения активности медьсодержащего катализатора для синтеза метанола в условиях отравления сероводородом путем введения катализатора в поток газа-носителя, содержащего сероводород, измерения концентрации сероводорода во времени после контакта катализатора с потоком газа-носителя и расчета активности по формуле, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения и обеспечения прогнозирования акти вн ости, в качестве газа-носителя используют инертный по отношению к ката- . лизатору гаэ и расчет активности ведут по формуле:

А А .еК сн где Ао — активность свежего катализатора, ынола катализатора,ч

С вЂ” концентрация сероводорода на входе в реактор, моль/м;

К вЂ” коэффициент, учитывающий адсорбционную емкость катализатора в отношении сероводорода, м /моль ч;

t — время, для которого определяется активность катализатора, ч.

1803863

Табл и ца2

Таблица3

Составитель Т,Белослюдова

Редактор А,Иванова Техред M.Mîðlåíòàï Корректор М,Андрушенко

Заказ 1055 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, t01