國產甲醇催化劑在國外甲醇合成工藝上的應用

陳忠陽(貴州天福化工有限責任公司， 貴州 福泉 550501)

貴州天福化工有限責任公司年產20萬噸甲醇合成裝置采用丹麥托普索公司低壓甲醇合成工藝，托普索公司根據自身甲醇合成催化劑性能進行工藝設計，甲醇合成塔體積小，催化劑裝填量少(設計裝填量16.3m3)，與國內同產能裝置相比較，催化劑裝填量少10～15m3，因而在選擇甲醇催化劑國產化時，對國產產品性能提出了很高要求。

1 工藝簡介

本裝置甲醇合成塔采用等溫列管式反應器，列管?40×7000，共1831根，甲醇產量750噸/天，產品中甲醇含量≥91.5% wt，反應余熱副產1.3MPa飽和蒸汽，采用膜分離技術回收馳放氣中的氫氣。

甲醇合成新鮮氣控制：總硫≤0.1ppm vol、H/C在1.95～2.05、CO2在3.0%～3.5%，配比后的甲醇合成氣經壓縮機壓縮至8.2MPa送入甲醇合成裝置，為進一步降低新鮮氣中硫、氯對甲醇催化劑的影響，在新鮮氣進甲醇合成塔前，再經精脫硫(HTZ-51型脫硫劑)處理，保證進入甲醇合成塔的總硫≤10ppb vol，甲醇合成新鮮氣經精脫硫后與循環氣混合進入甲醇合成塔反應，為保證甲醇合成回路中惰氣組分穩定，高壓分離器分離的循環氣部分馳放，馳放氣經氫回收裝置回收H2，回收的H2通過壓縮機送回裝置再利用。

2 催化劑選擇

托普索工藝甲醇合成塔設計很小，催化劑裝填量少(裝填量16.3m3)，為保證裝置產能，催化劑國產化選擇時須滿足以下要求：第一，反應活性好。總碳轉化率≥97%，產量≥750噸/天，有效氣消耗≤2250Nm3/噸。第二，強度及穩定性好，使用壽命2年。第三，選擇性好，副產物低，粗甲醇中乙醇含量≤2000ppm wt。

綜合調研國內催化劑市場，根據類似裝置實際應用情況,結合我公司實際，選擇南化研究院C-307型甲醇催化劑作為我公司第一爐國產甲醇催化劑，并于2013年9月更換。

3 催化劑更換前后運行情況

(1)托普索MK-121型甲醇催化劑 托普索MK-121型甲醇催化劑于2010年11月25日投入使用，甲醇濃度達到94.5% wt，乙醇含量500ppm wt左右，運行至2013年4月，合成塔出口溫度開始上升，2013年9月出口溫度升至296℃，于2013年9月24日停車更換。

該爐催化劑運行期間因壓縮機、工藝氣源頭等外部原因導致甲醇合成裝置長時間低負荷運行和頻繁開停車，累計運行時間14000小時，生產粗甲醇18.5萬噸。 MK-121型甲醇催化劑部分運行數據如表1所示。

表1 MK-121型甲醇催化劑運行數據

表2 C-307型甲醇催化劑運行數據

(2)國產C-307型甲醇催化劑 C-307型甲醇催化劑于2013年9月24日更換并投入使用，粗甲醇濃度達到93.8% wt，粗甲醇中乙醇含量800ppm wt左右，最高日產量達到760噸/天。C-307型甲醇催化劑部分運行數據如表2所示。

(3)兩種型號甲醇催化劑運行比較 由以上兩種型號甲醇催化劑實際運行數據可知，MK-121和C-307型甲醇催化劑均能在托普索工藝流程中應用，催化劑運行初期其系統壓力、反應器進出口溫度、系統循環量、床層壓差均在設計指標內，有效氣單耗、日產量均滿足設計要求，國產C-307型甲醇催化劑低溫活性與托普索催化劑基本一致。

4 結語

通過對比分析，在托普索低壓甲醇合成工藝中，國產甲醇催化劑替代國外甲醇催化劑是可行的，國產甲醇催化劑在使用初期完全能達到各項設計指標要求，甲醇合成裝置整體運行工況良好。而且國產甲醇催化相比于國外甲醇催化劑，其采購成本、技術服務、采購周期都有明顯優勢。