合成氣生產(chǎn)中能耗最大的環(huán)節(jié)是一段轉化爐。這篇文章將介紹了一種新型蒸汽轉化催化劑，可很大程度上下降能源消耗并提高生產(chǎn)率。
1合成氣制造
合成氣的制造時包括蒸汽轉化工藝，蒸汽在鎳催化劑的反應下，將碳氫化合物如甲烷和石腦油等轉化為氫和碳基成分 (C0、C02)。這一進程在甲烷蒸汽轉化爐中進行,垂直的轉化管(每 個轉化管可視為一個獨立的反應器)都裝有催化劑，由外部燃燒供熱以進行所需的吸熱轉化反應。依據(jù)工廠的工藝規(guī)劃，燒嘴可位于轉化爐的頂部、底部或側壁。
蒸汽轉化爐是合成氣工廠的中心設備，也是能耗最大和本錢最高的設備。蒸汽轉化爐結構復 雜，熔爐和管道等裝置費用高昂，給項目帶來了相當大的資金負擔。由于轉化反應在較端溫度下才能進行，能源成本高，因此轉化爐對生產(chǎn)工況的運營成本也有著較大的影響。
2蒸汽轉化催化劑
用于促進管內化學反應的轉化催化劑的性能對工藝成本和效率影響很大。轉化爐運行溫度高，接近爐管材料的較限，再加上蒸汽轉化反應為吸熱反應，需要高活性且穩(wěn)定的催化劑以防止爐管過熱。除此之外，在已裝填催化劑的床層中，甲烷蒸汽轉化爐通常具有最大的壓降，額外的天然氣壓縮成本可導致成本上升，從而在某些情況下成為工廠產(chǎn)量的瓶頸。
3催化劑特征
由于許多轉化管（可達幾百根）內都裝填有催化劑，在催化劑的整個使用壽命內，每根轉化管 都需要保持相同的壓降水平以確 保整個轉化爐良好運行。否則，氣體將優(yōu)優(yōu)質人壓降較低的轉化管，使未反應的甲焼增加或管壁 溫度升高，影響轉化爐性能，從而使工廠的產(chǎn)量受限。因此，為了減少壓縮合成氣的能源消耗，需要使用低壓降催化劑。
蒸汽轉化催化劑通常以氧化態(tài)供應（氧化鎳在合適的載體中），然后在工廠開車期間還原， 因為鎳是進行轉化反應的理想活性相。在每次關閉和開車的過程中，轉化管都會經(jīng)歷熱循環(huán)，這意味著它們收縮和膨脹的程度可能會比裝載的催化劑顆粒更大，并對催化劑產(chǎn)生非常大的局部應力。因此，催化劑在氧化和還原狀 態(tài)下都需要具有較強的物理強度。
性能最佳的轉化催化劑還必須能夠降低管道出口的甲烷 (CH4)濃度，以最大限度地提高產(chǎn)量和節(jié)約能源。這不僅能保證氫氣(H2)的高產(chǎn)量，而且能降低惰性氣體的濃度和氨合成回路的排放，從而減少能耗。此外，更低 管壁溫度的催化劑設計之所以受歡迎，是因為催化劑能延長反應管壽命，以降低成本支出。
4性能標準
蒸汽轉化催化劑在使用時必須滿足幾個基本要求以確保合成氣的高效生產(chǎn)。其中一個必要條 件是催化劑同時具備高的本征活 性和表觀活性。轉化催化劑的本征活性受其鍵含量與載體之間的相互作用、鎳的分散以及載體材料配方的影響。表觀活性則由催化劑的擴散能力、孔隙的體積和大小分布及其幾何比表面積決定。催化劑的其他關鍵性能參數(shù)包括低壓降、良好的熱傳導性、高物理強度和穩(wěn)定性，以及抑制積碳生成的能力。
5催化劑形狀的重要性
蒸汽轉化催化劑的形狀和它的配方一樣重要。每個形狀的參數(shù)(例如顆粒大小、催化劑高度與直徑的縱橫比、孔和外部通道間的空隙或催化劑顆粒之間的填充性能）都會對單位裝填體積的幾何比表面積和催化劑床層的壓降產(chǎn)生影響。另外，主要的是，在催化劑形狀設計過程中作出的任何改善都有必要將具有高抗壓強度作為邊界指導條件。