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合成气

合成气

研究合成气
托普索在合成气方面的能力基于其长期以来积累的经验 —— 这些经验通过研发新型催化剂和技术得到不断增强。

我们的丰富研发和行业经验使我们能够为合成气工艺的所有流程提供最先进的工艺和催化剂组合。

脱硫
加氢
托普索的研究结合了炼油厂加氢处理和天然气加氢方面的专业知识,可以优化加氢催化剂,实现天然气、炼油厂气和石脑油工艺的深度脱硫、单烯烃以及二烯烃加氢。

吸收
痕量元素,尤其是硫和氯化物的脱除对于避免下游催化剂中毒和失活至关重要。我们针对不同原料和硫类型量身定做硫吸收剂,并在实验室设立了专门的区域处理和分析百万分之一到十亿万分之一级别的硫化合物。

预转化
托普索在市场上供应领先的预转化催化剂已有超过 20 年的时间。新催化剂的开发基于托普索一系列的专有知识和技术组合,从基础研究到中试装置试验。

我们使用先进透射电子显微镜 (TEM) 来改进我们对碳晶须形成机制 (LINK) 的认识,这反过来又可以用来了解和改进催化剂的操作极限。使用中试装置验证各种原料的安全操作极限。

低压降对于高效装置和反应器设计至关重要。托普索已为小型和大型装置开发出形状经过优化的催化剂。

一段转化
蒸汽转化催化剂
用于一段转化的蒸汽转化催化剂必须具有较高的机械强度,且其形状能够将管式转化炉的压降减到最小。

主要催化剂性质
要在转化炉的高操作温度下​​获得良好活性和长催化剂寿命,载体必须具有良好的热稳定性和水热稳定性。操作重质天然气和石脑油等原料时,抗积碳、催化和热解能力也非常重要。

研究用于一段蒸汽转化的新催化剂时,必须解决好这些挑战,才能提高一段蒸汽转化炉的性能。

蒸汽转化技术
蒸汽转化是一种高度吸热的反应。需要解决的挑战是在单个反应器内整合高传热性和高催化活性,同时不产生过大的压降。在反应器的加热侧,需要解决的挑战是尽可能将潜热转移到反应器管,同时在辐射到对流的过程中保持最佳热通量分布。托普索作为反应器技术和催化剂的提供商,在这一领域占据着独特的地位。

优化热整合
托普索的研发人员在不断努力开发出更加紧凑的反应器,以进一步整合热传递和催化活性。另一个需要解决的主要挑战是进一步优化合成气装置的热整合,从而提高能源效率。为了获得更好的热整合效果,必须对金属粉尘现象、热传递和反应速率加以考虑。

从基础研究到中试装置
为了开发新的技术,我们需要对输送和反应机制进行基础研究,同时还要进行内部实验室和中试规模实验,还要与我们的合作伙伴一起开展大规模的试验。

自热和二段转化
自热转化是蒸汽转化技术组合中的一项关键技术,它包括:

用于合成气生产的独立吹氧自热转化
用于合成气生产的吹氧二段转化
用于氨生产的吹气二段转化
托普索的反应器设计

托普索能够提供这些反应器的专有设计,我们在容器设计、耐火材料以及专有烧嘴设计上积累了长期的经验,这些专有烧嘴包括用于吹氧反应器的 CTS 烧嘴以及用于吹气反应器的环形烧嘴。烧嘴是使用先进的计算技术针对每个反应器分别设计的。新的方法结合先进的计算和实验验证进行测试。

催化剂选项
托普索的产品组合包括一系列用于确保自热和二次转化炉长时间稳定运行的催化剂。RKS 和 RKA 型催化剂具有无可比拟的高热稳定性,可用于苛刻的工作条件,提供更长的催化剂寿命。最佳催化剂装载通常包括不同的催化剂类型和尺寸组合。根据托普索的业界经验,催化剂装载可以在不削弱反应器性能的情况下加入一些受控的​​浅红晶石沉积。

水煤气变换
低温水煤气变换 (LTS)
托普索生产的低温变换催化剂是久经证明的技术,据许多工业文献记载,这种催化剂以其高活性、稳定性和抗毒性而闻名于世。经过深入的研究和开发,大大减少甲醇副产物的 LTS 催化剂已成功推出市场。目前的研发重点是开发新版本的 LTS 催化剂,这种催化剂具有更高的稳定性,即使在工业操作中仍然能够确保更长的寿命。

中温水煤气变换 (MTS)
在制氢装置中,使用单个中温变换反应器通常是优化氢气产量的首选解决方案。基于内部的研究和开发,托普索开发了 MTS 催化剂 LK-817 和 LK-813 —— 它们可在稳定活性、高选择性和高机械强度方面确保最佳性能。

高温水煤气变换 (HTS)
对于一般发生在 320-450℃ 的高温水煤气变换反应,使用的是铜/铁氧化物/铬氧化物催化剂 (SK-201-2)。在不久的未来,将有越来越多的合成气生产基于煤气化而非天然气。相对于常规原料气,由煤气化产生的 HTS 原料气通常含有较多的一氧化碳和较少的水。HTS 目前的研究重点是处理由煤气化产生的原料气,同时保留 HTS 工艺的稳定性和品质。

甲烷化
低温甲烷化
托普索对过渡金属下的甲烷化详细机制进行基础研究后,对改良甲烷化催化剂有了新的认识,也促进了这种催化剂的开发。

与丹麦技术大学合作研究镍催化剂下的甲烷化详细反应机制和结构灵敏度,主要内容包括催化剂、理论和单晶体。

对甲烷化反应机制进行的详细研究显示,金属原子台阶位上 COH 基的离解是反应速率控制步骤。作为这项工作的一部分,还进行了一些更积极的催化剂实验。

高温甲烷化
催化剂烧结和稳定性的基础研究产生了具有独特热稳定性的甲烷化催化剂,而它与工艺开发相结合,又产生了托普索独有的回收甲烷化工艺 —— TREMP™。TREMP™ 将高活性和高稳定性的高温甲烷化催化剂与一流的热回收技术结合,这是从煤、石油焦或生物质生产替代天然气 (SNG) 的重要一步。

耐硫变换转换
托普索和耐硫水煤气变换
自 80 年代以来,托普索一直活跃于耐硫水煤气变换(耐硫变换)催化剂市场。随着过去几年油价的上涨,这方面的研究更加受到重视。燃料、气化技术和下游应用市场的发展对耐硫变换催化剂和工艺提出了新的挑战 —— 托普索公司的研究人员已经准备好接受这些挑战。

耐硫变换催化剂和工艺
耐硫变换工艺安置在气化器下游,用于将部分一氧化碳转化为 氢气。根据最终产品调整变换转化,以匹配所需的 CO/H2 比率。最佳工艺设计实现了合成序列中的一个重要步骤,从而获得巨大的装置能源效益。这项工艺可量身定做,根据具体应用整合热交换设计,提供高质量的蒸汽,在需要时甚至可以提供超高温高压蒸汽。