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溫度傳感器在水煤氣變換反應和催化劑還原過程中的關鍵作用

來源:上海丝瓜色版app儀表有限公司作者:發表時間:2020-10-15 10:01:21

 合成氣工廠需要精確,可靠的溫度傳感器來正確監控許多過程。這些包括水煤氣變換反應和還原銅催化劑的方法。如果溫度超出建議範圍,則結果將導致次優反應速率,縮短的催化劑壽命以及在極端情況下導致反應器故障。

 
合成氣(合成氣)是30–60%一氧化碳(CO),25–30%氫氣(H 2)和5–15%二氧化碳(CO 2)與殘留的水和甲烷(CH 4)的混合物。合成氣的生產和純化涉及一係列熱化學過程,這些過程高度依賴於正確的溫度測量和監控,這需要一個準確而可靠的溫度傳感器。
 
氫是這種高價值中間產品的理想產品。因此,一氧化碳的百分比越高,合成氣的價值就越低。此外,CO對許多催化劑有毒,難以去除。(CO 2 也會使催化劑中毒,但更易於去除。)
 
水煤氣變換反應
“水氣”和“合成氣”基本上是相同的產品: 通過將蒸汽添加到熱碳基原料中而產生的CO和H 2的混合物。最早於1828年創建的水煤氣是較舊的術語。由此丝瓜草莓得到術語水煤氣變換(WGS)反應,該過程是在水,催化劑和大約400°F至900°F(204°C至200°F)的溫度下,將一氧化碳轉化為二氧化碳和氫氣的過程。 482°C)。WSG工藝是放熱的,並受到較低溫度的青睞。
 
CO + H 2 ö ↔CO 2 + H 2                          Δ H = -41.1 KJ摩爾-1
 
為了減少CO的量並生成額外的H 2,將合成氣通過一係列WGS反應器。然後,現在富含氫氣但還富含二氧化碳的物流可以通過液態CO 2 去除係統和甲烷化器或變壓吸收器進行進一步純化。
 
高溫變換反應器
第一個轉變通常是高溫反應器,該反應器使用鐵基催化劑將CO大量轉化為CO 2。在此階段,必須有一個精確的溫度傳感器,以確保放熱過程中產生的熱量不會不利地影響反應速度。太高的溫度也會損壞設備。
 
低溫變換反應器
低溫反應器通常跟隨高溫反應器。低溫變換(LTS)反應器使用銅基催化劑。銅比鐵具有更強的活性,並且在低得多的溫度下可以使CO轉化率最大化。常規的銅催化劑對高溫敏感。為防止銅燒結和催化劑老化,反應器溫度不應超過500 ° F(260 ° C)。
 
減少催化劑
用於LTS反應的銅催化劑通常以氧化物形式運輸,使用前需要還原。為了還原和活化該催化劑,將氫氣滴入反應器中並與氧化銅(CuO)混合以生產銅和水。
 
CuO + H 2- > Cu + H 2 OΔH= -80.8 kJ mol-1
 
同時,操作人員必須監視降溫波和廢水的成分。該過程通常以氫氣浸泡完成以完成還原。
 
還原反應是放熱的。更多的氫進入反應器意味著更快地還原銅,但是還會產生更多的熱量。氫氣過快會導致催化劑過熱,使其失活更快。熱量過多也會損壞反應器。在極端情況下,如果溫度超過容器的冶金極限,則可能會發生災難性故障。
 
如何確定需要哪個溫度傳感器
在進行水煤氣變換和催化劑還原過程時,了解所用溫度測量係統的局限性至關重要。
 
不同類型的測量係統的響應時間會有所不同,並且在調整原料流量時必須將其考慮在內,因為溫度傳感器不會立即傳遞催化劑床中的溫度變化。Pipewells和熱電偶套管更長采取對溫度變化(≥60秒)比柔性的,獨立的熱電偶像響應Gayesco的Flex-R ®(4-8秒)。
 
還需要考慮準確性和校準。反應堆內部的多個測量點可更好地反映反應波。但是,即使實際溫度相同,兩個不同點的測量值也可能會有所不同,因為它們是由兩個不同的熱電偶記錄的。這些偏差可能落在溫度傳感器的校準極限和精度規格之內,不應視為過程溫度的實際差異。