Способ восстановления катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода

 

Описан способ восстановления катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода, относящийся к производству технологических газов и который может быть использован при получении азотоводородной газовой смеси. В способе вместо раздельной подачи инертного газа и водорода через слой катализатора предлагают использовать продукты неполного сгорания природного газа, содержащие водород и обогащенные водным паром. Содержание монооксида углерода в инертном газе в процессе восстановления катализатора в пределах 0,1-10% регулируют расходом природного газа, подаваемого на горение. Удаление образующегося конденсата осуществляют в блоке охлаждения отходящих газов. Способ позволяет упростить технологию процесса и контроля за технологическими операциями. 2 з.п. ф-лы.

1. Объект техники.

Предлагаемое изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано для восстановления катализаторов низкотемпературной конверсии монооксида углерода, используемых, например, при получении азотоводородной газовой смеси для стекольной промышленности, металлургии, машиностроения и других отраслях.

2. Уровень техники.

Способ восстановления катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода используют в различных технологических процессах, в частности при получении азототоводородной контролируемой атмосферы.

Производство азотоводородной газовой смеси включает следующие основные процессы: высокотемпературное неполное горение природного газа, низкотемпературную паровую конверсию монооксида углерода, охлаждение продуктов сгорания и отделения капельной влаги, короткоцикловую адсорбционную очистку продуктов сгорания от влаги и диоксида углерода.

Газовая смесь производится на азотоводородных установках с производительностью готового газа от 100 до 500 м³/час, каждая из которых состоит из следующих блоков: блок сжигания, блок конверсии, блок охлаждения, блок адсорбционной очистки и осушки.

Для повышения качества атмосферы за счет снижения содержания углеводородов при паровой конверсии монооксида углерода используется низкотемпературный цинк-хром-медный катализатор, рабочая температура которого находится в пределах 160-220^oC, для обеспечения максимальной активности которого требуется тщательное его восстановление.

Известен способ восстановления низкотемпературного катализатора конверсии монооксида углерода /"Справочное руководство по катализаторам для производства аммиака и водорода" под редакцией В.П. Семенова, Л., Химия, 1973, стр. 205-206/. В соответствии с данным способом экзотермическое восстановление медьсодержащих катализаторов осуществляют по следующей схеме: - продувают катализатор инвертным газом для удаления воздуха; - нагревают катализатор в потоке инертного газа до 120^oC со скоростью 50^oC в час; - пропускают инертный газ через катализатор с объемной скоростью около 600 час^-1, постепенно добавляя водород до 0,5 мол%; - увеличивают температуру в слое до 180^oC со скоростью около 30^oC в час; - когда установится режим восстановления, увеличивают температуру до 200^oC ≈ в течение одного часа; - в течение трех часов увеличивают концентрацию водорода до 1,5%, к концу восстановления при данной концентрации водорода увеличивают температуру до 225^oC; - удаляют конденсат /воду/ в процессе восстановления; - особое внимание уделяется фиксации количества водорода, израсходованного на восстановление /на 1 м³ катализатора/. Кроме того, проводят дополнительный контроль за процессом восстановления катализатора путем определения количества воды, уделяемой в процессе восстановления на 1 м³ катализатора; - поднимают концентрацию водорода до 10% при температуре на входе 225^oC.

Основными недостатками способа являются следующие: сложность осуществления процесса и контроля за технологическими операциями /необходимость раздельной подачи инертного газа и водорода, различная циклограмма их подачи, постоянный контроль скорости повышения температуры количества израсходованного на восстановление водорода и количества воды, образующейся при восстановлении/.

Также следует отметить высокие температуры в процессе восстановления.

3. Сущность изобретения.

В предлагаемом способе восстановления катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода процесс восстановления осуществляют при постоянном давлении инертного газа, в качестве инертного газа используют продукты неполного сгорания природного газа, содержащие водород и обогощенные водяным паром, а удаление конденсатной воды осуществляют после процесса восстановления.

Восстановление катализатора осуществляют в конверторе путем подачи через слой катализатора продуктов неполного сгорания природного газа, содержащие водород, например, после камеры сжигания природного газа в процессе получения азотоводородной атмосферы на азотоводородных установках. Газовая смесь, обогащенная водяным паром, подается при постоянном давлении 30-60 кПа и температуре 160-180^oC. Содержание оксида углерода постепенно повышается в процессе восстановления от 0,1% до 10%, т.е. отсутствует ступенчатое восстановление /по оксиду углерода/.

В процессе восстановления катализатора содержание водорода на выходе из конвертора должно устанавливаться приблизительно равным суммарному содержанию монооксида углерода и водорода на входе в конвертор. Содержание монооксида углерода в инертном газе в процессе восстановления в пределах 0,1-10% регулируют расходом природного газа, подаваемого на горение. Конденсат, образующийся при восстановлении катализатора удаляется отдельно в блоке охлаждения.

4. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Продукты неполного сгорания природного газа, образующиеся в процессе получения азотоводородной контролируемой атмосферы, с постоянным давлением 40-50 кПа, обогащенные водяным паром, и с постоянной температурой 160-180^oC подаются в конвертор для восстановления цинк-хром-медного катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода. Содержание в продуктах неполного сгорания природного газа монооксида углерода составляет от 0,1% с постепенным повышением до 10% при полном восстановлении катализатора, регулируется расходом природного газа, подающегося на горение в камеру сжигания. Во время восстановления конвертора, температура по зонам конвертора не должна превышать 240^oC. При повышении температуры по зонам конвертора выше 240^oC необходимо несколько понизить содержание монооксида углерода на входе в конвертор.

В процессе восстановления катализатора содержание водорода на выходе из конвертора должно устанавливаться приблизительно равным суммарному содержанию монооксида углерода и водорода на входе в конвертор. Для определения этого соотношения необходимо периодически делать анализы на хромотографе продуктов горения после конвертора.

Конденсат, образующийся при восстановлении, удаляют в блоке охлаждения отходящих газов.

Формула изобретения

1. Способ восстановления катализатора низкотемпературной конверсии монооксида углерода при температуре 120 - 225°С путем раздельной подачи через слой катализатора инертного газа и водорода и отбора воды, образующейся в процессе восстановления, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют продукты неполного сгорания природного газа, содержащие водород и обогащенные водяным паром, восстановление катализатора проводят при постоянном давлении газа 30 - 60 кПа, а содержание монооксида углерода в инертном газе в процессе восстановления в пределах 0,1 - 10 % регулируют расходом природного газа, подаваемого на горение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление конденсата осуществляют в блоке охлаждения отходящих газов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют продукты неполного сгорания природного газа, образующиеся в процессе получения азотоводородной контролируемой атмосферы.