摘要：煤化工行业对能源的消耗较大，但近年来在国家倡导的节能降耗、绿色环保方针下，煤化工行业也逐渐将节能降耗工作落到了实处。本文论述了钴钼催化剂的选用、填装、硫化、催化过程中温度的控制以及停车时催化剂的保护，并对催化剂反硫化进行了分析。通过以上分析，可以使我们合理使用钴钼催化剂，对于今后提高催化剂的催化效率和延长催化剂的寿命有重要的作用。
关键词：钴钼催化剂；煤气变换；应用
引言
钴钼催化剂具有许多优势，主要体现在抗毒性较强等多个方面，目前在合成气厂中应用较为普遍，在应用过程中，受反应条件的影响，容易降低催化剂活性，因此必须控制好床层温度，本文就对此进行了具体分析。
1、钴钼催化剂的选用
钴钼催化剂通常采用的主要载体为：Al2O3、Al2O3/MgO。这一种催化剂中往往都是加入了碱金属钾作为助催化剂，以改善其低温活性。在选用具体的催化剂时，不仅要关注这种催化剂的活性，而且还要注意其强度。一般，对于催化剂其活性与强度成反比，也就是活性越好，其催化剂本身的强度也会相对较差些，当然，作为催化剂生产厂家，在制造催化剂的过程中，已考虑到其两者的关系，并找到了一定的平衡点，但是此平衡点并不是适合于任何工况，所以，作为使用催化剂的厂家，在选用催化剂时，也需要找到其操作的平衡点，防止因其强度较差，造成催化剂床层阻力过大，影响整个系统生产。作为低变催化剂的一种，在钴钼催化剂的选用上，尽量选用粒度小的催化剂，可提高单位体积催化剂的有效活性，但也要注意床层允许的压力降。另外，在使用含氧的半水煤气制氢时，还应选用抗毒性能较好的抗毒剂，来防止氧影响到催化剂的使用寿命。
2、装填
在装填过程中，主要有以下几项基本要求。第一，需要通过空速完成装填计算，而空速的确定主要以操作压力为依据，但在此之前，必须完成负荷的选定。第二，为了避免发生气体偏流的问题，需要控制好床层高度，确保其高于1m。第三，在装填过程时催化剂上下各需要铺设两层不锈钢丝网，且两层丝网按十字交叉铺设，丝网与丝网接口处相叠不小于80mm并用不锈钢丝绑好，目的在于避免催化剂漏出。另外，需要在上层网格中放置瓷球，避免冷凝水与催化剂接触。第四，应在变换炉下部位置放置催化剂，上部应留有足够的空间。另外，变换炉内部通常情况下分为四个不同的区域，在加工处理过程中最重要的是控制好各区域催化剂的量与温度，如果与相关指标不符则应立即进行调整。
3、钴钼催化剂的硫化
钴钼催化剂中的Co和Mo都是以氧化态的形式存在，这种形态的催化剂不具有活性，所以，只有将钴钼转化为硫态化，才具有活性。对其进行硫化，主要反应如下：
MoO3+2H2S=MoS2+3H2O-48.1KJ/MolCoO+H2S=CoS+3H2O-13.6KJ/Mol通过反应动力学可知，为保证其硫化的完全彻底，在硫化时应注意以下几点：（1）干态硫化。在加硫前催化剂必须是完全干燥的。所以，一般地硫化之前，应先对催化剂进行升温，脱除吸附水，若没有做到这一点，在催化剂的Mo－Co与H2S发生硫化反应时，因水的存在阻碍O-S变换。（2）提高H2S浓度。高硫浓度可保证硫化反应的需要，并缩短了反应时间，不过在硫化初期不要将H2S含量提的太高，应采取逐渐渗透的方式进行，严防反应过激，造成催化剂炉温波动过大。硫化合格的鉴定，除保证适当的硫化温度和硫化时间外，应以出口H2S含量与入口H2S含量相等时为准。（3）钴钼系催化剂硫化时，硫与炉温的控制关系应执行“提硫不提温，提温不提硫”的原则。
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4、接气
接气前，先将除预、主变换炉外系统流程打通，此过程的煤气根据调度要求决定是排往火炬系统还是直接送往净化装置，在工艺条件满足后，开始缓慢对预，主变炉进行均压待变换炉压力略高于冷却系统压力后，全开预变炉进口阀、主变炉出口阀，利用调节阀以较为缓慢的速度持续向变换炉内通入煤气，这时煤气开始在催化剂的作用下发生变换反应，生成的变换气经换热器冷却后送往后工序。注意：在变换炉接气过程确保预变炉入口温度250℃以上。
5、钴钼催化剂超温的预防措施
在接原料气时，都伴随着超温现象的发生，这不仅造成了催化剂的热衰老，而且还破坏催化剂内部分有效成份，极大地降低了钴-钼系催化剂的使用寿命。所以，在钴-钼系催化剂接气时应采取以下措施预防超温：（1）钴-钼系催化剂在升温硫化结束之后，要将催化剂床层的温度降到300℃左右，不应太高。（2）变换炉在接原料气时，应保证出口畅通，要控制放空阀的开度，保证一定的气体放空量，同时调整入变换炉入口的气量且温度在250℃左右。（3）当变换炉内催化剂床层温度将超过正常时的温度时，可以适当增加系统的气量，加大系统放空量，使变换炉内气体的流速加大，将变换炉内多余的热量带出炉外，防止热量在炉内积存，造成催化剂超温现象的发生。（4）一旦催化剂出现超温现象，严禁停煤气，更不能将煤气闷在变换炉内，可以适当补充氮气，防止催化剂过渡超温。
6、活性和温度
如果在反应过程中发生反硫化反应，则会导致催化性活性降低，之所以会出现这样的问题，与床层温度、煤气中硫化氢含量以及水气比的不合理有着直接关联。因此在反应过程中必须严格控制这几项要素。另外，如果水煤气中水分含量过高或炉内存在其他杂质，都会使得组分流失，进而导致催化剂活性降低。除此之外，在通入原料气之后，变换炉内通常情况下会发生甲烷化副反应，进而导致床层温度升高，此时如果气量过大则会分散床层热量，进而导致炉内温度达不到催化剂的反应需求，因此在反应过程中必须控制好煤气的气量。
7、停车时钴钼催化剂的保护
正常生产时，一般会遇到短时间停车，此时，应当关闭变换炉进出口阀，对变换炉进行保温保压，维持一定的温度以便于开车后接气，保持炉内有一定的压力，当压力低时，通入保压氮气，防止外界空气进入使催化剂氧化中毒。一般生产系统大检修时，要长期停车，此时，应当对变换系统泄压，泄压后对变换炉内通入低压氮气，对变换系统进行置换，同时将炉内热量带出，实现对催化剂降温置换的效果，当温度降至常温后，停止通入低压氮气，关闭变换炉进出口阀，保护好催化剂。
结束语
催化剂的正确选用是确保企业取得好的经济效益的第一步，钴钼催化剂的选用应当遵循活性、强度和抗毒性兼顾的原则。填装时应当考虑到催化剂的性能，使催化剂在床层分布均匀，减少破碎和粉化。对钴钼催化剂硫化升温时，要控制好H2S含量、硫化速率和温度。正常使用时，应控制好水气比、床层温度、H2S含量，防止催化剂反硫化、损坏、活性降低。停车时采取措施对催化剂进行保护，防止催化剂中毒。在催化剂的使用中，控制好各环节，可以延长催化剂的使用寿命。
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论文作者:温若涵
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
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