專利名稱：一種克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)研究和化工設(shè)備，特別是涉及一種用于克勞斯(克勞斯)尾氣加氫脫 硫催化劑快速評價的多功能反應(yīng)系統(tǒng)。
技術(shù)背景國內(nèi)新建的石油煉制工業(yè)尾氣脫硫裝置普遍采用克勞斯+SCOT工藝。該工藝中，克勞 斯反應(yīng)的尾氣(含硫氣體主要是H2S、 S02以及C0S、 CS2、 Sx )通過催化加氫使其中含硫的 化合物絕大部分轉(zhuǎn)化為H2S后再返回到克勞斯裝置中進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)換。克勞斯尾氣加氫脫硫 催化劑的性能評價一般采用固定床反應(yīng)器完成。催化劑需要先進(jìn)行預(yù)硫化，再通過加氫反 應(yīng)進(jìn)行脫硫評價，因此篩選催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件需要較長時間。但傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器 為單元反應(yīng)器，效率低，評價周期長，不利于催化劑的開發(fā)與研究。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種克勞斯尾氣加氣脫硫催化劑快速評價的多功 能反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)能夠同時在不同反應(yīng)條件下評價一種或多種克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的S02加氫活性和有機(jī)硫水解活性。本發(fā)明按下述技術(shù)方案解決其技術(shù)問題本發(fā)明提供的克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的反應(yīng)系統(tǒng)，包括多通道反應(yīng)裝 置，其特征是由配氣裝置、多通道反應(yīng)裝置和尾氣檢測及處理裝置組成，其中配氣裝置 主要由氣源、分流器、干燥管、流量計(jì)、恒流泵和預(yù)熱器組成，它們以管路連接；多通道 反應(yīng)裝置是平行反應(yīng)器，由多個固定床反應(yīng)器并聯(lián)組成，每個反應(yīng)器其前端通過帶閥門的 管路與流量計(jì)連接，其末端由帶閥門的管路與尾氣檢測及處理裝置相連，并且每個反應(yīng)器 都可通過程序控溫儀獨(dú)立的控制反應(yīng)溫度。本發(fā)明提供的上述反應(yīng)系統(tǒng)，其對克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的方法是采 用同一氣源、多個固定床反應(yīng)器并列操作，同時在多種反應(yīng)條件即不同反應(yīng)溫度、不同空 速下，評價某一克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加氫活性和/或有機(jī)硫水解活性， 或者，同時在一種或多種反應(yīng)條件下，評價不同克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加 氫活性和/或有機(jī)硫水解活性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)-其一.采用同一氣源、多個反應(yīng)器并列操作，催化劑評價速度快、多功能性強(qiáng)。 其二.多個反應(yīng)器使用同一氣源，既避免了混和氣的配氣誤差對催化劑評價帶來的影 響，又節(jié)省了成本和空間。其三.使用本反應(yīng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)同時在多種反應(yīng)條件下，能夠評價某一克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加氫活200810047108.0說明書第2/4頁性和有機(jī)硫水解活性。同時在一種或多種反應(yīng)條件下，可評價多個克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加 氫活性和有機(jī)硫水解活性。


圖1為本發(fā)明以5個反應(yīng)器并聯(lián)為例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1. S02+N2+H2混合氣；2. H2S+H2+N2混合氣；3. CS2+H2+fV混合氣；4.干燥管； 5.流量計(jì)；6.控溫儀；7.反應(yīng)器；8.恒流泵；9.預(yù)熱器；IO.六通閥；ll.堿液罐； 12.冷阱。虛線框①配氣裝置。虛線框②反應(yīng)裝置。虛線框③尾氣檢測及處理裝置。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明采用同一氣源、同一檢測器對單元反應(yīng)器進(jìn)行并聯(lián)組合，構(gòu)建了一種多個反應(yīng) 器并列并可獨(dú)立操作的多功能反應(yīng)系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供的克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的反應(yīng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖l所示 由配氣裝置(虛線框①)、多通道反應(yīng)裝置(虛線框②)和尾氣檢測及處理裝置(虛線框 ◎)組成。其中配氣裝置主要由氣源、分流器、裝有無水氯化鈣的干燥管4、流量計(jì)5、 恒流泵8和預(yù)熱器9組成，它們以管路連接；多通道反應(yīng)裝置是平行反應(yīng)器，由多個固定 床反應(yīng)器7并聯(lián)組成，其前端通過帶閥門的管路與流量計(jì)連接，其末端由管道與尾氣檢測 及處理裝置相連，并且每個反應(yīng)器都可獨(dú)立的控制通入氣體的流量和反應(yīng)溫度。所述的尾氣檢測及處理裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示由干燥管4、六通閥10、堿液罐11、冷阱12、氣相色譜儀和記錄儀組成。每個固定床反應(yīng)器7的末端與一個三通閥的一 個口相連，三通閥的第二個口與冷阱12的入口由一條管路連接，冷阱是密封的，冷阱12的出口由一條管路經(jīng)干燥管4連接六通閥10，六通閥IO與氣相色譜儀連接，色譜載氣的；三通閥的第三個口由一條管路連接堿液罐11。所述的固定床反應(yīng)器7至少有兩個，其末端接有三通閥用于切換氣路， 一路尾氣通入 氣相色譜儀進(jìn)行分離和檢驗(yàn)；另一路尾氣用堿液罐11中的堿液對H2S進(jìn)行吸收處理后排 空。所述的固定床反應(yīng)器7為一根中空的玻璃管，可由耐高溫高硅氧玻璃制成。并且配有 纏有電阻絲的陶瓷套管加熱器，用于對固定床反應(yīng)器7加熱，其裝在中空陶瓷管中；熱電 偶測溫器，用于測量反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層的溫度，其插在催化劑床層中；以及PID型控溫 儀6，其與測溫用熱電偶相連，用于控制固定床反應(yīng)器的功率和溫度。所述的氣源有四種，分別是預(yù)硫化用混和氣l,加氫反應(yīng)用混和氣2，考察催化劑水 解活性用的含CS2的混和氣3和N2。其中預(yù)硫化用混和氣1由H2S、 H2和N2氣組成， 其體積配比為H2S:H2:N2-6.5: 60: 33.5;加氫反應(yīng)用混和氣2由S02、 N2和H2氣組成， 其體積配比為S02 :H2: N2 =0.40:4.0:95.6;考察催化劑水解活性用的混和氣3，由CS2、 N2和H2組成，其體積配比為CS2:H2:N2 =1.0:5.7:93.3 。本發(fā)明提供的上述反應(yīng)系統(tǒng)，其對克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的方法是用同一氣源、多個固定床反應(yīng)器7并列操作，同時在多種反應(yīng)條件即不同反應(yīng)溫度、不同 空速下，評價某一克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加氫活性和/或有機(jī)硫水解活性， 或者，同時在一種或多種反應(yīng)條件下，評價不同克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加 氫活性和/或有機(jī)硫水解活性。本發(fā)明可釆用包括以下步驟的方法-采用至少兩個固定床反應(yīng)器7和相同數(shù)量的流量計(jì)5，每個固定床反應(yīng)器中部恒溫區(qū) 置放0.5 2g的1種相同或不同的40 60目的催化劑，每個固定床反應(yīng)器的上下部填充 有粒度為20 40目的惰性石英砂，含H2S的混和氣經(jīng)分流器后，由流量計(jì)控制以15mL/min 的速度流入對應(yīng)的固定床反應(yīng)器，40(TC預(yù)硫化2h;硫化結(jié)束后，以50ml/min 800ml/min的流速向所述固定床反應(yīng)器中通入加氫反應(yīng)用 混合氣2，或混合氣3，若通入混合氣3則需采用恒流泵(8)向預(yù)熱器(9)中打入蒸餾 水，控制水蒸汽為30% ，反應(yīng)溫度為18(TC 400。C;所述固定床反應(yīng)器7 (簡稱反應(yīng)器)末端的出口氣體通過三通閥切換，依次檢測其中 某個反應(yīng)器尾氣中的H2S、 S02、 CS2的含量，其它固定床反應(yīng)器中的殘留氣體通過堿液罐 11中的堿液對含硫化合物進(jìn)行吸收處理后排空。具體是先使其中一個反應(yīng)器的出口氣 通入六通閥IO進(jìn)入氣相色譜儀，其余反應(yīng)器的出口氣直接通入堿液罐11中對其含硫氣體 進(jìn)行吸收處理后排空；然后換另一個反應(yīng)器的出口氣通入六通閥10，如此依次通過氣相 色譜儀檢測反應(yīng)器尾氣中的H2S、 S02、 CS2的含量。所述的催化劑為用于克勞斯尾氣加氫脫硫的催化劑如鈷鉬催化劑、鎳基催化劑等。下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，旦不限定本發(fā)明。實(shí)施例1:克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的S02加氫活性評價采用由3個固定床反應(yīng)器7并聯(lián)組成的平行反應(yīng)器，分別用長60cm、內(nèi)徑8mm的石英 玻璃管制成；以及3個流量計(jì)5 (5a， 5b， 5c)。稱取3種用于克勞斯尾氣加氫脫硫的鎳 基催化劑各lg，分別置于所述3個反應(yīng)器的中部恒溫區(qū)中，3個反應(yīng)器的上下填充粒度為 20 40目的惰性石英砂。含H2S的混和氣經(jīng)分流器后，由流量計(jì)5a、5b、 5c控制以15mL/min 的速度流入3個反應(yīng)器，40(TC預(yù)硫化2h。硫化結(jié)束后，分別以50ml/min、 300ml/min、 800ml/min的流速向3個反應(yīng)器中通入加氫反應(yīng)用混和氣2,反應(yīng)溫度為400°C。 3個反應(yīng) 器末端通過三通閥切換，依次檢測其中某個反應(yīng)器尾氣中的H2S、 S02的含量，其它反應(yīng)器 中的殘留氣體通過堿液罐11中的堿液吸收處理后排空。實(shí)施例2:克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的CS2水解活性評價采用由2個固定床反應(yīng)器7并聯(lián)組成的平行反應(yīng)器，分別用長60cm、內(nèi)徑8mm的石 英玻璃管制成；以及2個流量計(jì)5 (5a， 5b)。稱取2種用于克勞斯尾氣加氫脫硫的鈷鉬 催化劑各lg，分別置于所述2個反應(yīng)器的中部恒溫區(qū)中，2個反應(yīng)器的上下填充粒度為 20 40目的惰性石英砂。含仏S的混和氣經(jīng)分流器后，由流量計(jì)5a、 5b控制以15mL/min 的速度流入2個反應(yīng)器，40(TC預(yù)硫化2h。硫化結(jié)束后，分別以100ml/min的流速向2個 反應(yīng)器中通入考察催化劑水解活性用的含CS2的混和氣3，反應(yīng)溫度為40(TC。 2個反應(yīng)器末端通過三通閥切換，依次檢測其中某個反應(yīng)器尾氣中的H2S、 S02的含量，其它反應(yīng)器 中的殘留氣體通過堿液罐11中的堿液吸收處理后排空。實(shí)施例3:克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的S02加氫活性和CS,水解活性同時評價 采用由5個固定床反應(yīng)器7并聯(lián)組成的平行反應(yīng)器，分別用長60cm、內(nèi)徑8mm的石 英玻璃管制成；以及5個流量計(jì)5 (5a， 5b， 5c， 5d， 5e)。稱取5種用于克勞斯尾氣加 氫脫硫的鎳基催化劑各lg,分別置于所述5個反應(yīng)器的中部恒溫區(qū)中，5個反應(yīng)器的上下 填充粒度為20 40目的惰性石英砂。含HaS的混和氣經(jīng)分流器后，由流量計(jì)5a、 5b、 5c、 5d、 5e控制以15mL/min的速度流入5個反應(yīng)器，400'C預(yù)硫化2h。硫化結(jié)束后，分別以 50ml/min、 100ml/min的流速向與流量計(jì)5a、 5b相連的反應(yīng)器中通入考察催化劑水解活 性用的含CS2的混和氣3，恒流泵8向預(yù)熱器9中打入蒸餾水，控制水蒸汽為30% ，反應(yīng) 溫度分別為220°C、 250°C。分別以50ml/min、 100 ml/min、 200ml/min的流速向與流量 計(jì)5c、 5d、 5e相連的反應(yīng)器中通入加氫反應(yīng)用混和氣2，反應(yīng)溫度分別為220°C、 260°C、 300°C。 5個反應(yīng)器末端通過三通閥切換，依次檢測其中某個反應(yīng)器尾氣中的H2S、 CSa或 S02的含量，其它反應(yīng)器中殘留的含硫氣體通過堿液罐11中的堿液吸收處理后排空。權(quán)利要求
1.一種克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的反應(yīng)系統(tǒng)，包括多通道反應(yīng)裝置，其特征是由配氣裝置、多通道反應(yīng)裝置和尾氣檢測及處理裝置組成，其中配氣裝置主要由氣源、分流器、干燥管(4)、流量計(jì)(5)、恒流泵(8)和預(yù)熱器(9)組成，它們以管路連接；多通道反應(yīng)裝置是平行反應(yīng)器，由多個固定床反應(yīng)器(7)并聯(lián)組成，每個反應(yīng)器其前端通過帶閥門的管路與流量計(jì)連接，其末端由帶閥門的管路與尾氣檢測及處理裝置相連，并且每個反應(yīng)器都可通過程序控溫儀獨(dú)立的控制反應(yīng)溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征是固定床反應(yīng)器(7)至少有兩個，其末 端接有三通閥用于切換氣路， 一路尾氣通入氣相色譜儀進(jìn)行分離和檢驗(yàn)；另一路尾氣用堿 液罐(11)中的堿液對H2S進(jìn)行吸收處理后排空。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征是固定床反應(yīng)器(7)由耐高溫高硅氧玻 璃制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征是固定床反應(yīng)器(7)配有纏有電阻絲的 陶瓷套管加熱器、熱電偶測溫器，以及控溫儀(6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征是氣源有四種，分別是預(yù)硫化用混和氣 (1)，加氫反應(yīng)用混和氣(2)，考察催化劑水解活性用的含CS2的混和氣(3)和N2，其中預(yù)硫化用混和氣(l)由H2S、H2和N2氣組成，其體積配比為H2S:H2 : N2 =6.5: 60: 33.5; 加氫反應(yīng)用混和氣(2)由S02、N2和H2氣組成，其體積配比為S02 :H2:N2 =0.40:4.0:95.6; 考察催化劑水解活性用的混和氣(3)，由CS2、 N2和H2組成，其體積配比為CS2:H2:N2 =1.0:5.7:93.3 。
6. —種將權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)系統(tǒng)，對克勞斯尾氣加氫脫硫 催化劑快速評價的方法，其特征是采用同一氣源、多個固定床反應(yīng)器(7)并列操作，同 時在多種反應(yīng)條件即不同反應(yīng)溫度、不同空速下，評價某一克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的 二氧化硫加氫活性和/或有機(jī)硫水解活性，或者，同時在一種或多種反應(yīng)條件下，評價不 同Claus尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加氫活性和/或有機(jī)硫水解活性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是采用包括以下步驟的方法 采用至少兩個固定床反應(yīng)器(7)和相同數(shù)量的流量計(jì)(5)，每個固定床反應(yīng)器中部恒溫區(qū)置放0.5 2g的1種相同或不同的40 60目的催化劑，每個固定床反應(yīng)器的上下 部填充有粒度為20 40目的惰性石英砂，含H2S的混和氣經(jīng)分流器后，由流量計(jì)控制以 15mL/min的速度流入對應(yīng)的固定床反應(yīng)器，400。C預(yù)硫化2h;硫化結(jié)束后，以50ml/min 800ml/min的流速向所述固定床反應(yīng)器中通入加氫反應(yīng)用 混合氣(2)，或混合氣(3)，若通入混合氣(3)則需采用恒流泵(8)向預(yù)熱器(9)中 打入蒸餾水，控制水蒸汽為30% ，反應(yīng)溫度為180。C 40(TC;所述固定床反應(yīng)器(7)末端的出口氣體通過三通閥切換，先使其中一個固定床反應(yīng)器的出口氣通入六通閥(10)進(jìn)入氣相色譜儀，其余固定床反應(yīng)器的出口氣直接通入堿液 罐(11)中對其含硫氣體進(jìn)行吸收處理后排空；然后換另一個固定床反應(yīng)器的出口氣通入 六通閥(10)，如此依次通過氣相色譜儀檢測反應(yīng)器尾氣中的H2S、 S02、 CS2的含量。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是催化劑為鈷鉬催化劑或鎳基催化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供的克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑快速評價的反應(yīng)系統(tǒng)，其由配氣裝置、多通道反應(yīng)裝置和尾氣檢測及處理裝置組成，其中配氣裝置主要由氣源、分流器、干燥管(4)、流量計(jì)(5)、恒流泵(8)和預(yù)熱器(9)組成，它們以管路連接；多通道反應(yīng)裝置是平行反應(yīng)器，由多個固定床反應(yīng)器(7)并聯(lián)組成，每個反應(yīng)器其前端通過帶閥門的管路與流量計(jì)連接，其末端由帶閥門的管路與尾氣檢測及處理裝置相連，并且每個反應(yīng)器都可通過程序控溫儀獨(dú)立的控制反應(yīng)溫度。本發(fā)明采用同一氣源、多個固定床反應(yīng)器(7)并列操作，可實(shí)現(xiàn)對克勞斯尾氣加氫脫硫催化劑的二氧化硫加氫活性和/或有機(jī)硫水解活性的快速評價。
文檔編號B01J8/04GK101327417SQ200810047108
公開日2008年12月24日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者偉 方, 杜小弟, 菁 錢, 雷家珩 申請人:武漢理工大學(xué)