變換催化劑(鈷鉬系)運(yùn)行總結(jié)

劉海亮(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司,寧夏 銀川 750000)

變換催化劑(鈷鉬系)運(yùn)行總結(jié)

劉海亮(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司,寧夏 銀川 750000)

文章根據(jù)神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司二套裝置變換爐各階段運(yùn)行情況，通過對(duì)變換催化劑運(yùn)行數(shù)據(jù)分析及催化劑卸出情況，判斷出催化劑的使用情況，為今后催化劑使用、更換給予參考。

變換;催化劑;鈷-鉬系;運(yùn)行情況

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司二套裝置采用華東理工大學(xué)四噴嘴對(duì)置式水煤漿加壓氣化工藝、鈷鉬系耐硫變換，設(shè)計(jì)年產(chǎn)60萬噸/年甲醇工藝，2010年3月投產(chǎn)，作為寧夏寧東地區(qū)煤化工第二套氣化裝置，為后期項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。根據(jù)運(yùn)行情況及檢修計(jì)劃，2013年第一次整爐更換催化劑，2016年第二次更換，現(xiàn)將第二次催化劑運(yùn)行情況總結(jié)如下。

1 概況

催化劑使用耐硫變換催化劑，型號(hào)為QDB-03/04。變換爐分為上下兩段，上段催化劑裝填量27.7m3(型號(hào)為QDB-03)，下段催化劑裝填量為42.7m3(型號(hào)為QDB-04)。2013年6月27日催化劑硫化結(jié)束后第一次投入使用，截至2016年3月15日停車更換，累計(jì)運(yùn)行942天。

QDB系列耐硫變換催化劑，主要性能特點(diǎn)：(1)具有很高的抗水性能；(2)具有較高的強(qiáng)度和抗粉化的能力；(3)具有較高的活性和穩(wěn)定性；(4)抗毒能力強(qiáng)。

其操作參數(shù)是：操作壓力3.0～4.0Mpa、空速1000～6000h-1、床層溫度220～500℃。作用將氣化裝置輸送來的粗煤氣起變換催化作用，將CO、水蒸汽轉(zhuǎn)換為CO2和H2，進(jìn)過副線調(diào)節(jié)，達(dá)到合成甲醇所需要的CO含量。

催化劑裝填和硫化：針對(duì)我裝置變換爐結(jié)構(gòu)及變換要求，上下段分別裝填型號(hào)為QDB-03/04的催化劑，根據(jù)催化劑廠家建議，裝填催化劑時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：①裝填時(shí)，采用引流袋，將催化劑順著引流袋流入，保證催化劑的垂直下落高度小于1米；每裝填一定數(shù)量催化劑后，停止裝填，將表面扒平，實(shí)現(xiàn)分層裝填，防止催化劑疏密不均，影響生產(chǎn)中工藝氣氣流的均勻分布；②裝填前，計(jì)算出瓷球裝填高度；裝填中進(jìn)行測(cè)量，尤其是催化劑裝填完成后，記錄裝填高度，利于計(jì)算堆積密度及與更換前對(duì)比，對(duì)分析運(yùn)行情況有很大幫助。

催化劑硫化采用工藝氣配低壓氮?dú)夥蛛A段硫化，保證硫化效果，具體為：①由于本裝置是水煤漿氣化工藝，原料煤中硫含量一定，無法滿足催化劑硫化所需H2S含量，所以我們通過向煤漿中添加硫磺，氣化后，達(dá)到催化劑硫化所需H2S含量，保證觸媒硫化效果，但缺點(diǎn)是硫化結(jié)束前工藝氣放空，造成成本增加；②通過低壓氮?dú)馀淙肓考斑M(jìn)變換爐工藝氣量，控制催化劑硫化速度，同時(shí)如發(fā)生床層溫度無法控制時(shí)，可以退工藝氣，加大氮?dú)饬?，迅速降低床溫；③每小時(shí)對(duì)變換爐進(jìn)出口H2S含量取樣分析，參照取樣結(jié)果，分析硫化進(jìn)行程度，并作出是否進(jìn)行下一步操作。此次硫化共耗時(shí)42小時(shí)。

2 QDB-03/04催化劑運(yùn)行總結(jié)

2.1 變換工藝流程簡介

來自氣化洗滌后的粗煤氣，通過粗煤氣廢熱鍋爐進(jìn)行降溫，同時(shí)副產(chǎn)1.0MPa 飽和蒸汽；降溫后的粗煤氣經(jīng)氣液器將冷凝液與粗煤氣分離，分離后，粗煤氣被分成兩部分，一部分氣(占總氣量1/3)作為調(diào)節(jié)CO含量的粗煤氣，不經(jīng)過變換爐；另一部分氣(占總氣量2/3) 又被分為兩股，一股進(jìn)入中溫/蒸汽加熱器，將粗煤氣加熱至運(yùn)行壓力下大于露點(diǎn)溫度30℃(實(shí)際運(yùn)行比露點(diǎn)溫度高60℃左右)，進(jìn)入變換爐(R2001)，另一股粗煤氣不經(jīng)中溫/蒸汽加熱器，通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入變換爐，作為催化劑下層上部用氣，利于調(diào)節(jié)下層催化劑床溫。干氣與水蒸汽在催化劑的作用發(fā)生反應(yīng)，將工藝氣中的CO含量降低。隨后進(jìn)入變換氣廢熱鍋爐降溫，同時(shí)副產(chǎn)1.3MPa 飽和蒸汽；進(jìn)過降溫的變換氣與調(diào)節(jié)CO含量的一部分粗煤氣混合，配出合成甲醇所需的變換氣，然后進(jìn)入低壓廢熱鍋爐降溫，同時(shí)副產(chǎn)0.5Mpa飽和蒸汽。最后通過換熱器將變換氣溫度降至30℃左右，送至下游工段。

2.2 QDB-03/04催化劑運(yùn)行情況

由于中溫?fù)Q熱器(E2002)半殘廢運(yùn)行(蒸汽側(cè)泄漏，已隔離)，導(dǎo)致雙爐運(yùn)行期間變換爐入口溫度調(diào)節(jié)閥及旁路全開，調(diào)節(jié)后最低溫度至260℃，而控制指標(biāo)在240-260℃，無法進(jìn)一步降低入口溫度，導(dǎo)致整個(gè)床層均處于偏高的溫度運(yùn)行，一定程度上影響到催化劑使用周期。催化劑運(yùn)行初期，熱點(diǎn)溫度基本維持在460℃左右，滿足工藝要求；從附表看出，催化劑運(yùn)行2年后，上段溫升開始下降，下段溫升先升后降，床層最高點(diǎn)溫度開始下降，說明高點(diǎn)溫度處催化劑活性下降，運(yùn)行至2015年11月，為保證變換率，提高變換爐入口溫度TI2003；同時(shí)，關(guān)小入下層粗煤氣調(diào)節(jié)閥TV2004開度，達(dá)到提高下層入口溫度的目的，以滿足生產(chǎn)需要。但催化劑活性已降低，床層溫升處于下降趨勢(shì)，根據(jù)全公司統(tǒng)一安排，2016年3月計(jì)劃檢修，更換整爐催化劑。卸出催化劑有一定程度的粉化，表明催化劑結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了變化，導(dǎo)致活性下降。

3 結(jié)語

QDB-03/04催化劑活性穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度和生產(chǎn)需要均能滿足需求，但在運(yùn)行過程中及經(jīng)過以上分析得出：(1)兩段催化劑，其中上段催化劑床層溫升下降并維持穩(wěn)定后，說明上層催化劑活性已降低，需及時(shí)關(guān)注變換反應(yīng)情況；(2)上層催化劑活性開始下降時(shí)，下層催化劑床層溫升先上漲，說明變換反應(yīng)劇烈，運(yùn)行一段時(shí)間后，溫升開始下降，說明催化劑活性開始下降，根據(jù)此爐催化劑運(yùn)行周期，為以后生產(chǎn)提供寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；(3)生產(chǎn)過程中，防止粗煤氣中有液態(tài)水帶入變換爐內(nèi)，這點(diǎn)也尤為重要，如無法控制時(shí)，變換做緊急退氣處理，保護(hù)催化劑。

[1]宋憲穩(wěn)，呂洪浩,劉廣利 .鈷鉬系催化劑超溫運(yùn)行原因分析[J].化肥設(shè)計(jì),2006,(44-5).

[2]湯太平，楊瑞華.鈷鉬系催化劑活性降低的原因及對(duì)策[J].中氮肥,2000,(4).