کاتالیست شیفت دما بالا (HTS)
SmartHTS یک کاتالیزور مبتنی بر آهن کروم است که با مس برای تبدیل مونوکسید کربن از طریق واکنش جابجایی آب-گاز در گیاهان هیدروژن و آمونیاک استفاده می‌شود.
CO + H2O ↔ CO2 + H2
اکسید کروم موجود در کاتالیزور، تخریب حرارتی مگنتیت (یکی از گریدهای کاتالیست سنتز آمونیاک) را معکوس می کند و از تماس سطح کاتالیزور در دماهای پایین جلوگیری می کند. به طور کلی وجود کروم باعث افزایش طول عمر کاتالیزور می شود و به عنوان تثبیت کننده عمل می کند. ترکیب اکسید آهن و اکسید کروم نیز بر اساس نوع سازنده تغییر می کند. ادغام مس در ساختار کاتالیزور، ارائه پراکندگی خوب و همچنین اندازه کریستالیت کوچک، به طور قابل توجهی فعالیت کاتالیزوری ذاتی را افزایش می دهد و واکنش را به تعادل ترمودینامیکی نزدیک می کند (رویکرد کم به تعادل). ترکیب معمول کاتالیستهای تجاری HTS به طور مثال 74.2 ٪ Fe2O3، 10 ٪ Cr2O3 ،0.2 ٪ MgO گزارش شده است (درصد باقیمانده به اجزای فرار نسبت داده می شود). عملکرد کاتالیستهای HTS در محدوده دمایی 450-310 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد. به دلیل گرمازا بودن واکنش، دما در طول راکتور افزایش می یابد. به همین ترتیب، دمای ورودی در 350 درجه سانتیگراد حفظ می شود تا از دمای بیش از 550 درجه سانتیگراد جلوگیری کند.
14 درصد وزنی Cr2O3 بیشترین مقاومت را در برابر تخریب ایجاد می کند. با این وجود، یک کاتالیست تجاری معمولاً از 92 درصد وزنی اکسید آهن و 8 درصد وزنی اکسید کروم تشکیل شده است. این کاتالیست تثبیت شده می تواند به مدت 10-2 سال (این طول عمر کاتالیست در برخی مقالات 5-3 سال مطرح شده است) در یک سیستم صنعتی کار کند و همچنین حساسیت خاصی نیز به مسمومیت با گوگرد نداشته باشد. با این حال، با کاهش فعالیت کاتالیست روند تخریب نسبتاً آهسته تر خواهد بود، که در این شرایط به جایگزینی مناسب کاتالیست نیاز است.
|
Physical Properties |
|||
| Code | SmartHTS1 | SmartHTS2 | |
| Form | Tablet | Pellets | |
| Size, mm | 6 x 6 | 4.5 x (4-12) | |
| Bulk Density, kg/l | 1.12 ± 0.1 | 1.12 ± 0.1 | |
| Radial crush strength, Min.Average, kgf | 10 | 10 | |
|
Chemical Analysis (Nominal, wt%) |
|||
| Fe2O3 | > 85 | ||
| Cr2O3 | 8 ± 1 | ||
| CuO | 1.8 ± 0.3 | ||
| Sulphur, ppm | < 250 | ||
کاتالیست شیفت دما پایین (LTS)
SmartLTS برای تبدیل در فرآیندهای سنتز و تولید هیدروژن با استفاده از زغال سنگ، نفتا، گاز طبیعی و گاز میدان نفتی به عنوان مواد اولیه، به ویژه برای مبدل های تغییر دمای پایین محوری-شعاعی استفاده می‌شود. کاتالیزورهای LTS در دمای پایین معمولاً بر اساس فازهای سرامیکی مملو از مس یا اکسید مس ساخته می شوند، در حالی که متداول ترین پایه ها شامل آلومینا یا آلومینا با اکسید روی است. نقش اکسید روی به عنوان یک پایه کاتالیزوری و همچنین مهار مسمومیت با مس توسط ترکیبات گوگرد و کلر است. اکسید آلومینیوم یا آلومینا Al2O3 نیز از پراکندگی و انقباض جلوگیری می کند. کاتالیزور دارای مزایای فعالیت در دمای پایین تر است. چگالی ظاهری کمتر، سطح مس و روی بالاتر و استحکام مکانیکی بهتر. حداکثر دما بر حسب حساسیت مس به تخریب حرارتی است. این دمای پایین عوارض جانبی را نیز کاهش می دهد.
کاتالیست شیفت دما پایین (LTS) گرانترین کاتالیست مورد استفاده در صنعت تولید آمونیاک NH3 یا هیدروژن H2 است. هزینه اولیه آن بسیار زیاد است و طول عمر آن می تواند به طور قابل توجه ای کوتاه تر از سایر کاتالیست ها باشد. از آنجا که این عوامل برای عملکرد کلی نیروگاه ها بسیار مهم است به همین منظور ممکن است باعث مشکلاتی هنگام بهره برداری شود که منجر به ضعف اقتصادی یا حتی تعطیل شدن نیروگاه شود. یک ترکیب معمول از یک کاتالیست شیفت دما پایین LTS تجاری شامل 33-32٪ CuO ، 53-34٪ ZnO ، 33-15٪ Al2O3 گزارش شده است، که فاز فعال کاتالیست اکسید روی CuO میباشد. راکتور شیفت دما پایین LTS در محدوده 200-250 درجه سانتی گراد کار می کند. مشاهدات در مورد کاتالیستهای شیفت دما پایین HTS نشان میدهد که از فلزات نجیب مانند پلاتین به عنوان پایه استفاده شده است. شکل ظاهری کاتالیستهای شیفت دما پایین برای واکنش WGS به صورت دیسک های استوانه ای خاکستری تیره هستند که به روش فرآیند رسوب دهی تولید می شوند.
|
Physical and chemical properties |
|||
| Type | SmartLTS10 | SmartLTS20 | SmartLTS22 |
| Appearance | Tablet | Pellet | Pellet |
| Size, mm | 5 x 3 | 5 x 3 | 5 x 3 |
| Bulk density, kg/l | Balance | Balance | Balance |
| Radial crushing strength, N/cm | ＞160 | ＞200 | ＞200 |
|
Chemical Composition (Nominal, wt. %) |
|||
| CuO | 42 ± 2 | 42 ± 2 | 42 ± 2 |
| ZnO | 47 ± 2 | 47 ± 2 | 47 ± 2 |
| Promoter | – | – | < 1 |
| Al2O3 | Balance | Balance | Balance |
| Sulfur, ppm | < 300 | < 300 | < 300 |
