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溫度傳感器在水煤氣變換反應(yīng)和催化劑還原過程中的關(guān)鍵作用
來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)表時間：2020-10-15 10:01:21【小中大】
合成氣工廠需要精確，可靠的溫度傳感器來正確監(jiān)控許多過程。這些包括水煤氣變換反應(yīng)和還原銅催化劑的方法。如果溫度超出建議范圍，則結(jié)果將導(dǎo)致次優(yōu)反應(yīng)速率，縮短的催化劑壽命以及在極端情況下導(dǎo)致反應(yīng)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(chǎn)和純化涉及一系列熱化學(xué)過程，這些過程高度依賴于正確的溫度測量和監(jiān)控，這需要一個準(zhǔn)確而可靠的溫度傳感器。
氫是這種高價值中間產(chǎn)品的理想產(chǎn)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，但更易于去除。）
水煤氣變換反應(yīng)
“水氣”和“合成氣”基本上是相同的產(chǎn)品： 通過將蒸汽添加到熱碳基原料中而產(chǎn)生的CO和H 2的混合物。最早于1828年創(chuàng)建的水煤氣是較舊的術(shù)語。由此我們得到術(shù)語水煤氣變換（WGS）反應(yīng)，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(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣的過程。 482°C）。WSG工藝是放熱的，并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的量并生成額外的H 2，將合成氣通過一系列WGS反應(yīng)器。然后，現(xiàn)在富含氫氣但還富含二氧化碳的物流可以通過液態(tài)CO 2 去除系統(tǒng)和甲烷化器或變壓吸收器進行進一步純化。
高溫變換反應(yīng)器
第一個轉(zhuǎn)變通常是高溫反應(yīng)器，該反應(yīng)器使用鐵基催化劑將CO大量轉(zhuǎn)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(chǎn)生的熱量不會不利地影響反應(yīng)速度。太高的溫度也會損壞設(shè)備。
低溫變換反應(yīng)器
低溫反應(yīng)器通常跟隨高溫反應(yīng)器。低溫變換（LTS）反應(yīng)器使用銅基催化劑。銅比鐵具有更強的活性，并且在低得多的溫度下可以使CO轉(zhuǎn)化率最大化。常規(guī)的銅催化劑對高溫敏感。為防止銅燒結(jié)和催化劑老化，反應(yīng)器溫度不應(yīng)超過500 ° F（260 ° C）。
減少催化劑
用于LTS反應(yīng)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(yīng)器中并與氧化銅（CuO）混合以生產(chǎn)銅和水。
CuO + H 2- > Cu + H 2 OΔH= -80.8 kJ mol-1
同時，操作人員必須監(jiān)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(yīng)是放熱的。更多的氫進入反應(yīng)器意味著更快地還原銅，但是還會產(chǎn)生更多的熱量。氫氣過快會導(dǎo)致催化劑過熱，使其失活更快。熱量過多也會損壞反應(yīng)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(fā)生災(zāi)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，了解所用溫度測量系統(tǒng)的局限性至關(guān)重要。
不同類型的測量系統(tǒng)的響應(yīng)時間會有所不同，并且在調(diào)整原料流量時必須將其考慮在內(nèi)，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(yīng)Gayesco的Flex-R ®（4-8秒）。
還需要考慮準(zhǔn)確性和校準(zhǔn)。反應(yīng)堆內(nèi)部的多個測量點可更好地反映反應(yīng)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(zhǔn)極限和精度規(guī)格之內(nèi)，不應(yīng)視為過程溫度的實際差異。
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