CO-MO系耐硫低溫變換催化劑的硫化技術(shù)的應(yīng)用

樊利勛

（新疆中泰化學(xué)股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

CO-MO系耐硫低溫變換催化劑的硫化技術(shù)的應(yīng)用

樊利勛

（新疆中泰化學(xué)股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

介紹了耐硫變換催化劑的種類和硫化原理，論述了催化劑在硫化升溫過(guò)程中的五個(gè)階段和相應(yīng)技術(shù)。

耐硫變換催化劑；硫化技術(shù)；硫化劑

Abstract：The types of sulfur-tolerant shift catalysts and the vulcanization principle were introduced.The five stages and corresponding technologies of the catalyst in the process of vulcanization were discussed.

Key words：sulfur-tolerant shift catalyst；vulcanization technology；vulcanizing agen

變換爐裝填的B303Q催化劑，其主要組分為氧化鈷（CoO）和三氧化鉬（MoO3），在裝置開(kāi)車車需要對(duì)催化劑轉(zhuǎn)化為硫化物才有活性，因此硫化過(guò)程是耐硫催化劑應(yīng)用的關(guān)鍵步驟之一，催化劑硫化過(guò)程決定著催化劑的穩(wěn)定性、活性和壽命，對(duì)后序生產(chǎn)直接影響到原材料的消耗、生產(chǎn)負(fù)荷、蒸汽消耗等生產(chǎn)指標(biāo)，因此硫化過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)的控制在具有主要意義。

1 CO-MO系耐硫低溫變換催化劑的硫化原理

變換催化劑硫化具體方法是以氮、氫氣為載體，以二硫化碳為硫化劑，在180～200℃連續(xù)加入CS2與氫氣發(fā)生氫解反應(yīng)生成H2S，與CoO、MoO3反應(yīng)生成CoS、MoS2?；瘜W(xué)反應(yīng)為：

VanDoornJ和BakerRTK在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，CS2到CH4的反應(yīng)過(guò)程不是簡(jiǎn)單的按CS2+4H2CH4+2H2S反應(yīng)進(jìn)行的，CS2在H2的作用下，在催化劑表面上分解生成高活性的原子碳（C＊）及H2S，隨著溫度的升高，H2S與低價(jià)的金屬氧化物進(jìn)一步發(fā)生氧硫交換生成硫化物。

2 耐硫低溫變換催化劑硫化過(guò)程

2.1 耐硫低溫變換催化劑硫化流程

硫化過(guò)程采用二硫化碳作為硫化劑，利用壓縮機(jī)循環(huán)硫化，各段串聯(lián)硫化，分段強(qiáng)化，硫化過(guò)程中系統(tǒng)盡量保持低壓，汽包不加水，換熱器先注滿水，嚴(yán)防蒸汽進(jìn)入。

2.2 耐硫低溫變換催化劑硫化五個(gè)階段

耐硫低溫變換催化劑硫化包括五個(gè)階段，其中包括硫化準(zhǔn)備階段、升溫期階段、硫化期階段、強(qiáng)化期階段、降溫置換階段。

2.2.1 硫化準(zhǔn)備階段

（1）在裝置催化劑開(kāi)始硫化升溫前先用氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，置換過(guò)程中氣體系統(tǒng)所有設(shè)備和管道不得留有任何死角，置換合格標(biāo)志為系統(tǒng)任何取樣點(diǎn)取樣分析，樣氣中氧含量≤0.5%。

（2）將控溫變換爐、汽包及其相關(guān)管道內(nèi)的積水全部排放干凈，并用氮?dú)鈱⒖販刈儞Q爐內(nèi)換熱管中的水全部吹出。如無(wú)法全部吹出干凈，少量的水可在升溫過(guò)程讓其自然蒸發(fā)干凈。

2.2.2 升溫階段

（1）啟動(dòng)壓縮機(jī)，切斷去脫硫槽入口閥和放空閥，送往壓縮機(jī)進(jìn)口的回路閥門打開(kāi)。氣體開(kāi)始循環(huán)后，檢查電預(yù)熱器及其副線的閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否正確（電預(yù)熱器進(jìn)出口閥必須確認(rèn)打開(kāi)，其副線關(guān)閉），確認(rèn)無(wú)誤后啟動(dòng)電預(yù)熱器升溫，走硫化的工藝流程。盡量保持系統(tǒng)常壓，電加熱器出口溫度逐步提高最后恒定在230～250℃，此時(shí)脫毒塔除氧爐進(jìn)口溫度達(dá)210℃，床層溫度為210℃～230℃常溫。

（2）升溫期間，注意氣體一定要保證流動(dòng)，時(shí)刻注意電加熱器壁溫，防止電加熱器超溫超壓。當(dāng)出現(xiàn)壓縮機(jī)跳車而氣體不能流動(dòng)時(shí)，必須立即切斷電加熱器電源。

（3）升溫過(guò)程變換系統(tǒng)出口氣體全部返回壓縮機(jī)入口循環(huán)。升溫期間逐步在壓縮機(jī)進(jìn)口配入氫氣，使循環(huán)氣體中H2含量逐步提高到≥25%。

（4）在氮?dú)馍郎亟Y(jié)束前，硫化罐應(yīng)按要求裝填好CS2，并連接好N2瓶，升壓至0.2MPa備用。2.2.3 硫化階段

（1）待除氧反應(yīng)器上段床層溫度達(dá)200～220℃，循環(huán)氣H2≥25%，即可開(kāi)始加入CS2，用硫化罐出口流量計(jì)控制CS2加入量，保證入爐CS2濃度為5～10g/m3，開(kāi)始硫化。

（2）控制電預(yù)熱期出口溫度200～250℃。催化劑床層溫度200～300℃，時(shí)間為30～40h，待出口硫化氫≥3g/m3，可認(rèn)為硫化初期結(jié)束。

（3）硫化時(shí)密切注意床層溫度，通過(guò)控制電加熱器加熱溫度、主副閥開(kāi)度、CS2加入量及循環(huán)氣量等來(lái)調(diào)節(jié)床層溫度。

（4）硫化期間保證循環(huán)氣H2含量應(yīng)保證≥25%，便于CS2氫解，適當(dāng)放空。2.2.4 強(qiáng)化階段

變換催化劑層各點(diǎn)溫度控制在360～400℃，恒溫4～6h，同時(shí)出口H2S含量≥15g/m3，強(qiáng)化期結(jié)束。2.2.5 降溫置換階段

（1）強(qiáng)化階段后進(jìn)入降溫置換階段，控制電加熱器出口溫度250～260℃（降溫速率≤30℃/h），待除氧反應(yīng)器床層溫度降至≤300℃后停止加 CS2，同時(shí)置換至出口H2S含量≤3g/m3，同時(shí)停止向循環(huán)氣補(bǔ)充氫氣。

（2）逐步調(diào)小電加熱器輸出功率，當(dāng)各反應(yīng)爐床層溫度降到220～300℃時(shí)，切斷除氧反應(yīng)器氣體，氣體通過(guò)副線直接繼續(xù)對(duì)主變換爐進(jìn)行降溫，逐步控制電加熱器出口溫度為120℃，直到主變換爐內(nèi)催化劑溫度≤120℃，主變換爐出口氣體通過(guò)副線直接去冷卻器。之后即可停車拆、加盲板。

3 結(jié)論

耐硫低溫變換催化劑在使用前必須進(jìn)行硫化才具有活性，催化劑升溫硫化的好壞直接影響到投產(chǎn)后催化劑的活性，硫化的好壞主要受溫度的控制、空速、H2濃度、H2S濃度等因素的影響，只有催化劑硫化合格了，才能避免變換系統(tǒng)開(kāi)車時(shí)不發(fā)生變換爐床層超溫事故的發(fā)生，同時(shí)有了Co-Mo 耐硫催化劑后，電石爐尾氣變換制氫工藝流程得到了簡(jiǎn)化。

[1] 蒲延芳，張志華.加氫催化劑預(yù)硫化技術(shù)探討[J].化學(xué)工程師，1996，（3）：29-31.

Application of Vulcanization Technology of CO-MO Sulfur-tolerant Low Temperature Shift Catalyst

Fan Li-xun

TQ426

B

1003–6490（2017）09–0007–01

2017–06–20

樊利勛（1980—），男，山西繁峙人，工程師，主要從事電石尾氣制氫裝置的技術(shù)管理工作。