【Frage und Antwort Frage 009】29.04.2016

Ein Kollege aus der Abteilung sagte einmal: Kohlenmonoxid kann in Gegenwart von Wasserstoff an aktiven Stellen auf der Oberfläche eines Katalysators zu Methan umgewandelt werden. Die Methanisierungsreaktion führt zu einem Wettbewerb um Katalysatoren mit anderen normalen Reaktionen. Wenn also die Ansammlung von Kohlenmonoxid unkontrolliert bleibt, muss die Temperatur des Katalysators erhöht werden. In extremen Fällen kann ein großer Mengen an Kohlenmonoxid in das Gerät eindringen, was zu einer stark exothermen Reaktion führt – es kann sogar zu einer Überhitzung kommen. Ein weiterer Experte sagte: Kohlenmonoxid und Kohlendioxid haben folgende Auswirkungen auf das System: ① Kohlendioxid wird durch Hydrogenisierung in Kohlenmonoxid umgewandelt. Diese Reaktion ist endotherm; unter Hydrierungsbedingungen verläuft sie in die gewünschte Richtung, wodurch die Konzentration von Kohlenmonoxid im zyklischen Wasserstoff höher ist als die Konzentration von Kohlendioxid. ②Unter dem Einfluss von Nickel- oder Kobaltkatalysatoren reagieren Kohlenmonoxid und Kohlendioxid mit Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 200 °C und 350 °C zu Methan – dabei wird viel Wärme freigesetzt. Die durch die Methanisierungsreaktion entstehende Wärme führt dazu, dass die Temperatur der Katalysatorschicht im Reaktor zu stark ansteigt. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung, was die Betriebsbedingungen des Geräts verschlechtert. ③Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff konkurrieren um die Adsorption an den aktiven Zentren des Katalysators, was die Nutzung der Hydrogenergiespeicher-Zentren beeinträchtigt. Kohlenmonoxid kann mit den Metallbestandteilen auf dem Katalysator giftige, flüchtige Carbonylverbindungen bilden, was zur Korrosion des Katalysators führt und seine Aktivität verringert. Um ehrlich zu sein, bin ich kein Fachmann für Fertigungsverfahren – ich kenne mich damit wirklich nicht aus. Ich kann nur auf die Antworten früherer Kollegen zurückgreifen, um antworten zu können. Ich hoffe, das löst Ihr Problem.

Um eine Methanisierungsreaktion zu verhindern.

Denn CO und CO2 reagieren bei 200°C–350°C mit Wasserstoff zu Methan, wobei gleichzeitig große Mengen an Wärme freigesetzt werden. Die durch die Methanisierungsreaktion entstehende Wärme führt dazu, dass die Temperatur im Katalysatorbett im Reaktor zu stark ansteigt. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung, was die Betriebsbedingungen des Geräts verschlechtert. Zudem konkurrieren Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff um die Aktivzentren des Katalysators – dadurch wird die Nutzung der Hydrogenergietransformationszentren beeinträchtigt. Kohlenmonoxid kann mit den Metallbestandteilen auf dem Katalysator giftige, flüchtige Carbonylverbindungen bilden, wodurch der Katalysator korrodiert und seine Aktivität abnimmt

Methylierungsreaktion und Bildung von **Nickelcarbonyl

Kontrolle der Alkylierungsreaktion und Katalysatorvergiftung

CO und CO2 können in Gegenwart von Wasserstoff an aktiven Stellen auf der Oberfläche eines Katalysators in Methan und Wasser umgewandelt werden. Das nennt man Methanisierungsreaktion. Diese Methanisierungsreaktionen von CO und CO2 führen zu einem Wettbewerb mit den Reaktionen der üblichen Kohlenwasserstoffreaktanten um den Katalysator. Daher muss die Temperatur des Katalysators erhöht werden, wenn der Anstieg von CO und CO2 unkontrolliert weitergeht. In extremen Fällen, wenn in kurzer Zeit große Mengen an CO und CO2 in die Hydrotrocknungsanlage gelangen, ist aufgrund der Tatsache, dass die Methanisierungsreaktion eine stark exotherme Reaktion ist, theoretisch ein Temperaturanstieg möglich. In der Praxis gilt: Wenn der Gehalt an CO + CO2 die maximal zulässigen Werte überschreitet, darf die Temperatur des Katalysators nicht erhöht werden, um den dadurch entstehenden Rückgang der Umsetzungsrate auszugleichen. Die Temperatur des Katalysators sollte aufrechterhalten oder gesenkt werden, bis das Problem der erhöhten Konzentration an CO + CO2 gelöst ist. Nur so wird verhindert, dass die Aktivität des Katalysators durch steigende Temperaturen beeinträchtigt wird. Gleichzeitig können auch Unfälle durch übermäßige Erhitzung infolge der Methanisierungsreaktionen vermieden werden.

Einfluss von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auf die Wasserstoffisomerisierungsreaktion: 1. Kohlendioxid wird unter Wasserstoffeinwirkung zu Kohlenmonoxid umgewandelt. Dabei handelt es sich um eine endotherme Reaktion. Unter den Bedingungen der Wasserstoffisomerisierung wird diese Reaktion in die gewünschte Richtung angetrieben, wodurch die Konzentration von Kohlenmonoxid im zyklischen Wasserstoff höher ist als die Konzentration von Kohlendioxid； 2. Unter dem Einfluss von Nickel- oder Kobaltkatalysatoren reagieren Kohlenmonoxid und Kohlendioxid mit Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 200 und 350 °C zu Methan. Dabei entsteht viel Wärme. Die durch die Methanisierungsreaktion erzeugte Wärme führt dazu, dass die Temperatur im Katalysatorbett im Reaktor zu hoch ansteigt. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung, was die Betriebsbedingungen des Geräts verschlechtert ； 3. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff besetzen in den aktiven Zentren des Katalysators konkurrenzweise diese Plätze, wodurch die Nutzung der Aktivzentren für die Hydrierung beeinträchtigt wird. Kohlenmonoxid bildet mit den Metallkomponenten auf dem Katalysator giftige, leicht flüchtige Carbonylverbindungen, was zur Korrosion des Katalysators führt und seine Aktivität verringert. Bei niedrigen Temperaturen reagiert Kohlenmonoxid mit dem Nickel in dem Katalysator zu Nickelcarbonyl. Bei höheren Temperaturen sublimiert das Nickelcarbonyl, wodurch die Oberfläche des Katalysators wieder frei wird – es kommt somit zum Vorschein von metallischem Nickel. Metallisches Nickel weist eine sehr hohe Wasserstoffspaltungsaktivität auf, was leicht zur Bildung von Verkohlung und Inaktivierung des Katalysators führt.

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Kohlenmonoxid und Kohlendioxid haben auf das System folgende Auswirkungen: ① Kohlendioxid wird durch Hydrierung in Kohlenmonoxid umgewandelt. Diese Reaktion ist endotherm; unter Hydrierungsbedingungen verläuft sie in die gewünschte Richtung, wodurch die Konzentration von Kohlenmonoxid im zyklischen Wasserstoff höher ist als die Konzentration von Kohlendioxid. ②Unter dem Einfluss von Nickel- oder Kobaltkatalysatoren reagieren Kohlenmonoxid und Kohlendioxid mit Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 200 °C und 350 °C zu Methan – dabei wird viel Wärme freigesetzt. Die durch die Methanisierungsreaktion entstehende Wärme führt dazu, dass die Temperatur der Katalysatorschicht im Reaktor zu stark ansteigt. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung, was die Betriebsbedingungen des Geräts verschlechtert. ③Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff konkurrieren um die Adsorption an den aktiven Zentren des Katalysators, was die Nutzung der Hydrogenergiespeicher-Zentren beeinträchtigt. Kohlenmonoxid kann mit den Metallbestandteilen auf dem Katalysator giftige, flüchtige Carbonylverbindungen bilden, was zur Korrosion des Katalysators führt und seine Aktivität verringert.

Einfluss von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auf die Wasserstoffisomerisierungsreaktion: 1. Kohlendioxid wird unter Wasserstoffeinwirkung zu Kohlenmonoxid umgewandelt. Dabei handelt es sich um eine endotherme Reaktion. Unter den Bedingungen der Wasserstoffisomerisierung wird diese Reaktion in die gewünschte Richtung angetrieben, wodurch die Konzentration von Kohlenmonoxid im zyklischen Wasserstoff höher ist als die Konzentration von Kohlendioxid； 2. Unter dem Einfluss von Nickel- oder Kobaltkatalysatoren reagieren Kohlenmonoxid und Kohlendioxid mit Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 200 und 350 °C zu Methan. Dabei entsteht viel Wärme. Die durch die Methanisierungsreaktion erzeugte Wärme führt dazu, dass die Temperatur im Katalysatorbett im Reaktor zu hoch ansteigt. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung, was die Betriebsbedingungen des Geräts verschlechtert ； 3. Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff besetzen in den aktiven Zentren des Katalysators konkurrenzweise diese Plätze, wodurch die Nutzung der Aktivzentren für die Hydrierung beeinträchtigt wird. Kohlenmonoxid bildet mit den Metallkomponenten auf dem Katalysator giftige, leicht flüchtige Carbonylverbindungen, was zur Korrosion des Katalysators führt und seine Aktivität verringert. Bei niedrigen Temperaturen reagiert Kohlenmonoxid mit dem Nickel in dem Katalysator zu Nickelcarbonyl. Bei höheren Temperaturen verdampft und sublimiert das Nickelcarbonyl, wodurch die Oberfläche des Katalysators wieder frei wird – auf dieser Oberfläche befindet sich dann reines Nickel. Reines Nickel weist eine sehr hohe Wasserstoffspaltungsaktivität auf, was leicht zur Bildung von Verkalkungen und damit zur Inaktivierung des Katalysators führt.

Bei der Zusatzversorgung mit Wasserstoff muss der Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid kontrolliert werden

Warum muss bei der Zusatzversorgung mit Wasserstoff der Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid kontrolliert werden? Antwort: Die Methanisierungsreaktion ist stark exotherm und kann dazu führen, dass im Katalysator des Reaktors Hotspots entstehen. In schweren Fällen kann dies zu einem Temperaturanstieg führen, der wiederum zu Unfällen führen kann. Deshalb muss der Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid kontrolliert werden

Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff konkurrieren um die Adsorption an den aktiven Zentren des Katalysators, was die Nutzung der Hydrogenergiespeicher-Zentren beeinträchtigt. Kohlenmonoxid kann mit den Metallbestandteilen auf dem Katalysator giftige, flüchtige Carbonylverbindungen bilden, was zur Korrosion des Katalysators führt und seine Aktivität verringert.

CO und CO2 können in Gegenwart von Wasserstoff an aktiven Stellen auf der Oberfläche des Katalysators in Methan und Wasser umgewandelt werden. Es handelt sich dabei um eine stark exotherme Reaktion. Wenn die Mengen an CO und CO2 die zulässigen Werte überschreiten, kann dies zu einer Überhitzung führen

Nach dem Zufügen von Kohlenmonoxid zum Wasserstoff reagiert Kohlendioxid an der Oberfläche des Katalysators mit Methan. Dabei entsteht viel Wärme, was die Berührung zwischen dem Öl/Gas und den aktiven Zentren des Katalysators beeinträchtigt und somit die Intensität der Reaktion einschränkt

Hydrierkatalysatoren zur Wasserstoffherstellung sind in der Regel Kupfer- oder Molybdän-haltige Hydrierkatalysatoren. Es ist unbedingt notwendig, den Gehalt an CO und CO2 in den Rohstoffen unter Kontrolle zu halten – andernfalls kommt es zu einer Methanisierungsreaktion, wodurch die Temperatur im Katalysatorbett stark ansteigt. Diese Temperatur steigt sehr schnell an und lässt sich nur schwer wieder senken

Dieser Beitrag wurde zuletzt von wangld am 30.4.2016 um 08:02 bearbeitet. Um Methanisierungsreaktionen zu verhindern, kommt es zu einer starken Wärmeentwicklung – dies kann dazu führen, dass im Katalysator des Reaktors Hotspots entstehen. In schweren Fällen kann das zu Unfällen führen.

Die Methanisierungsreaktion wird kontrolliert, um Katalysatoren und Anlagen zu schützen.