In Claus-zwavelterugwinningseenheden die raffinaderijen en steenkool-chemische fabrieken ondersteunen, is de door sulfaat-geïnduceerde deactivering van katalysatoren een veelvoorkomend bedrijfsprobleem op de lange- termijn. Het fungeert als een belangrijk knelpunt, waardoor de servicecyclus van de unit wordt beperkt en de exploitatie-en-onderhoudskosten stijgen.
Vanuit proces{0}}perspectief is sporenzuurstof in de unit afkomstig van meerdere complexe bronnen: onevenwichtige luchttoevoer voor stroomopwaarts zuur gas, lekkage van flensafdichtingen in apparatuur en fluctuaties in de samenstelling van het voedingsgas- onder intermitterende werkomstandigheden. Deze factoren zorgen ervoor dat kleine hoeveelheden O₂ de converters binnendringen. Zuurstofmoleculen veroorzaken zij-reacties met in- in situ gegenereerd SO₂ om stabiele sulfaatkristallen te vormen, die interne microporiën van katalysatoren blokkeren en het effectieve actieve specifieke oppervlak drastisch verminderen. Bijgevolg blijft de zwavelomzettingsefficiëntie voortdurend afnemen.
Conventionele tegenmaatregelen omvatten voornamelijk het verkorten van de vervangingscycli van de katalysator en het regelmatig aanpassen van de lucht{0}}tot- gasverhoudingsparameters. Beide oplossingen hebben duidelijke nadelen. Frequente stilleggingen voor het vervangen van katalysatoren onderbreken de algehele productie van de fabriek en veroorzaken zware economische verliezen. Een delicate afstemming van de lucht{5}}verhouding kan slechts milde zuurstofinterferentie beperken, maar is niet bestand tegen werkomstandigheden met scherpe schommelingen in de stroomsnelheid van het voedingsgas en de H₂S-concentratie.
Tegen deze industriële achtergrond is het gelaagde laadproces met zuurstof-vangende beschermende katalysatoren steeds populairder geworden. Er zijn geen extra reactoren of grootschalige renovaties van pijpleidingen nodig. Alleen door de configuratie van de katalysatorpakking in de convertor te optimaliseren, kan sporenzuurstof bij de bron worden onderschept om langdurige bescherming te bieden voor stroomafwaartse katalysatorbedden.
Het kernmechanisme ligt in gefaseerde-reactiebescherming: katalytische materialen met zowel zuurstof-wegvangende prestaties als Claus-activiteit worden in het bovenste gedeelte van het convertorbed geladen. Procesgas stroomt eerst door deze bovenste beschermende katalysatorlaag, waar bij voorkeur sporen van zuurstof worden verbruikt en geëlimineerd. Zuurstof-vrij procesgas stroomt vervolgens naar katalysatoren met een lager- bed om stabiele zwavel-productiereacties tussen H₂S en SO₂ uit te voeren.
Uniforme industriële praktijk specificeert dat het laadvolume van de beschermende katalysatorlaag niet minder dan 1/3 van het totale bedvolume van de convertor mag uitmaken. Voldoende reactievolume garandeert een grondige verwijdering van sporenzuurstof.
Volgens industriële bedrijfsgegevens levert het gelaagde zuurstof-afvangbeschermingslaadschema een stabiele verbetering op in de algehele zwavelomzettingsefficiëntie van de hele eenheid, vooral geschikt voor zwavelterugwinningseenheden met grote schommelingen in de voedings-lading. Ondertussen wordt de sulfaatvergiftigingssnelheid van katalysatoren met een lager{3}} bed opmerkelijk vertraagd, waardoor de algehele levensduur van de katalysator effectief wordt verlengd en de ongeplande uitschakelfrequentie wordt verminderd.
De zuurstof-vangende beschermende zwavel-katalysatoren die zijn ontwikkeld en geproduceerd doorShandong Xunda-chemische stofIndustrieelGroep Co., Ltd.hebben langetermijnprestatiebeoordelingen in meerdere commerciële eenheden- doorstaan en positieve feedback van klanten gekregen.
