DC207型甲醇合成催化劑升溫還原總結

余學軍 楊 炎

(晉煤湖北三寧化工股份有限公司 湖北枝江443206)

湖北三寧化工股份有限公司氮肥廠具有年產200 kt氨醇、300 kt碳酸氫銨的生產能力，匹配1套中壓甲醇系統。中壓甲醇系統2#甲醇合成塔裝填了由臨朐瑞祥精細化工有限公司生產的DC 207型甲醇合成催化劑，于2014年1月5日升溫還原結束后并入生產系統，投入生產運行以來，效果良好。

1 中壓甲醇系統概況

該套中壓甲醇系統由1#(Φ1 400 mm)和2#(Φ1 200 mm)甲醇合成塔及其相應的換熱、分離設備組成，系統壓力為13.5 MPa，按最大產醇量為60 kt/a設計，2臺甲醇合成塔可串、可并、可倒，醇氨比可根據市場行情進行調節。2#甲醇合成塔單塔工藝流程示意見圖1。

來自壓縮機五段的新鮮氣體經塔前油分器分離油污雜質后進入1#和2#甲醇合成塔進行反應，反應后的氣體進入冷卻排管進行熱交換，然后進入醇分塔進行氣液分離，所得粗甲醇進入中間槽貯存計量，剩下氣體一部分進行系統循環，另一部

圖1 2#甲醇合成塔單塔工藝流程示意

分作為另一塔原料氣進行反應，然后經冷卻排管、醇分塔，一部分氣體再參加系統循環，醇后氣全部經過醇洗塔凈化處理，所得稀甲醇回收至精醇崗位，氣體送至精煉工段。

2#甲醇合成塔主要設備參數見表1。

2 催化劑的升溫還原

2.1 催化劑升溫還原方案

更換甲醇合成催化劑期間，1#甲醇合成塔正常生產，2#甲醇合成塔裝填DC 207型甲醇合成催化劑14 t。DC 207型甲醇合成催化劑的特性：褐黑色圓柱體，粒度為Φ5.0 mm，堆密度為1.4～1.6 g/cm3，徑向抗壓碎強度≥145 N/cm，比表面積70～90 m2/g。

表1 2#甲醇合成塔主要設備參數

選用膜提氫裝置中間氫氮氣作為原料氣，氣體成分：φ(H2)≥60%，φ(CO+CO2)≤25×10-6。由臨朐瑞祥精細化工有限公司提供的催化劑升溫還原方案見表2。

表2 催化劑升溫還原方案

2.2 催化劑升溫還原過程

系統加盲板與外系統隔絕，防止CO等有害氣體漏入系統。用體積分數99.9%的氮氣置換系統，使系統中氧體積分數低于0.2%，再向系統充膜提氫裝置的中間氫氮氣升壓至5 MPa，開啟循環機并加滿循環量后，調節電加熱器負荷按預定方案進行催化劑升溫還原。升溫還原期間，每4 h分析1次入塔氣中CO，CO2及H2含量。床層溫度達60 ℃時，試放水，以后每0.5 h放水1次，認真稱量并做好記錄。升溫還原中，以半小時出水量作為調控溫度的主要參考依據，超標時恒溫；在連續2次小于指標的情況下，才能提高1～2 ℃。80 ℃以后，應每4 h分析1次出塔氣中CO2含量，當φ(CO2)≥1%時，在保證塔壓穩定的前提下，采取連排連補的方式，通過甲醇合成塔塔后放空來降低出塔氣中CO2含量。控制平面溫差在1～2 ℃，軸向溫差<15 ℃。60～100 ℃時，出水量應該達到理論出水量的50%左右。100 ℃ 左右時，注意觀察溫度變化，如溫度波動不穩或停滯不升，可能熱電偶套管有水，應及時處理。床層溫度升至140～160 ℃，進入催化劑還原的第2個反應高峰期，此時升溫速率要小，同時應及時補氣以穩定系統壓力，并保證足夠空速。240 ℃ 時，如連續3次出水量<6 kg/h或合成塔進、出口氫氣含量相等，還原結束。還原結束后，按方案恒溫。恒溫結束后換氣，換氣要求：壓力10.0～13.5 MPa，升壓速率不能>0.2 MPa/min；換氣時，入塔氣的CO起始體積分數應≤0.5%，且上升不能太快。換氣結束后轉為輕負荷運行，輕負荷運行條件：熱點溫度(230±5) ℃，入塔氣中φ(CO)≤3.0%，入塔氣壓力10.0～13.5 MPa，升壓速率0.2～0.5 MPa/min，運行1臺循環機。

3 系統初運行情況

升溫還原結束后并入系統，系統運行平穩、操作簡單，新鮮氣氣量折185 m3/min的6 M32型壓縮機3臺，1臺循環機運行。系統壓力10.5～13.5 MPa，熱點溫度(240±5) ℃，系統進口氣體：φ(CO)在1.0%～3.0%，φ(CO2)<1.0%；系統出口氣體：φ(CO)≤0.5%，φ(CO2)≤0.4%。

4 升溫還原操作要求和意外情況處理

(1)升溫還原要求在高氫、高空速、低水汽含量和低溫還原的條件下進行。

(2)升溫應緩慢，還原速度應均衡，必須嚴格將半小時出水量控制在指標范圍內；嚴格控制床層溫度、入塔壓力、氣體成分，并保持循環量的穩定；出水量少時，可適當提溫；出水量高時，應減緩升溫速率或恒溫。

(3)升溫還原初期，應密切注意床層溫度，及時分析入塔氣中各種組分的含量，根據分析數據、床層溫度、出水情況來控制還原的進度，防止因閥門失靈、流量不準、分析失誤等因素燒壞催化劑。

(4)還原過程中，若出現停電或循環機故障，應立即停止補氫，切斷電爐電源，并在甲醇合成塔塔后卸壓放空，及時移出反應生成的水，以減少因催化劑反復氧化而造成活性下降。

(5)密切觀察出水的顏色，如果過濾后為藍色，則為氨含量超標，應及時采取相應處理措施。