问题标题:
什么是析炭现象?有什么危害?如何防止?
问题描述:
什么是析炭现象?有什么危害?如何防止?
刘全伟回答:
你所说的积炭反应是在甲醇的转化阶段发生.
积炭反反应式:
CH4≒C+H2-74.9kJ/mol
2CO≒CO2+C+172.4kJ/mol
造成析碳的主要原因,一般是水碳比过低,使消碳反应的速度低于积碳反应的速度
上面的化学反应都是可逆反应,从热力学分析可知,如果增加温度或减少体系压力,甲烷裂解反应式CH4≒C+H2产生积炭的可能性增大;CO化反应式2CO≒CO2+C和反应式CO+H2≒C+H2O产生积炭的可能性减少.如果降低温度或增大体系压力,则结果正好相反.温度对积炭反应的影响非常大,要避免[wiki]催化剂[/wiki]积炭必须选择适当的温度,避免热力学积炭区.在部分氧化制合成气体系中,O2与CH4摩尔比对积炭温度存在某种曲线关系,在生产实际才做中,可根据不同温度条件选择适宜的原料配比,或根据不同的原料配比,选择适宜的反应温度,以尽量减少催化剂积炭.
据对甲烷部分氧化制合成气反应中金属催化剂上,在不同温度下对纯CH4和纯CO在镍催化剂上积炭速率进行研究,发现在1123K的温度下,2CO≒CO2+C速率比甲烷解离反应速率分别慢20倍和5倍,这表明甲烷催化裂解是生成积炭的主要途径.他们还认为积炭的起因与生成合成气的机理无关,通过采用合适的催化剂可以从动力学上避免积炭.
研究发现催化剂的积炭受原料气配比的影响.在750℃时,当n(CH4):n(O2)≤2时,催化剂产生大量积炭;当n(CH4):n(O2)≤1.75时,催化剂活性偏低,但无积炭生成;当n(CH4):n(O2)=1.78时,催化剂表面的积炭达到单层稳态分布,几乎看不出催化剂活性下降;在800℃连续进行50小时,催化剂仍很稳定.
预防:1.温度不要太高2.水炭比要合理3保证催化剂的质量
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