變換催化劑(鈷鉬系)運行總結(jié)

劉海亮(神華寧夏煤業(yè)集團甲醇分公司,寧夏 銀川 750000)

變換催化劑(鈷鉬系)運行總結(jié)

劉海亮(神華寧夏煤業(yè)集團甲醇分公司,寧夏 銀川 750000)

文章根據(jù)神華寧夏煤業(yè)集團甲醇分公司二套裝置變換爐各階段運行情況，通過對變換催化劑運行數(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;運行情況

神華寧夏煤業(yè)集團甲醇分公司二套裝置采用華東理工大學四噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝、鈷鉬系耐硫變換，設(shè)計年產(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，為后期項目奠定基礎(chǔ)。根據(jù)運行情況及檢修計劃，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(型號為QDB-03)，下段催化劑裝填量為42.7m3(型號為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，累計運行942天。

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

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，進過副線調(diào)節(jié)，達到合成甲醇所需要的CO含量。

催化劑裝填和硫化：針對我裝置變換爐結(jié)構(gòu)及變換要求，上下段分別裝填型號為QDB-03/04的催化劑，根據(jù)催化劑廠家建議，裝填催化劑時，注意以下幾點：①裝填時，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，計算出瓷球裝填高度；裝填中進行測量，尤其是催化劑裝填完成后，記錄裝填高度，利于計算堆積密度及與更換前對比，對分析運行情況有很大幫助。

催化劑硫化采用工藝氣配低壓氮氣分階段硫化，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，達到催化劑硫化所需H2S含量，保證觸媒硫化效果，但缺點是硫化結(jié)束前工藝氣放空，造成成本增加；②通過低壓氮氣配入量及進變換爐工藝氣量，控制催化劑硫化速度，同時如發(fā)生床層溫度無法控制時，可以退工藝氣，加大氮氣量，迅速降低床溫；③每小時對變換爐進出口H2S含量取樣分析，參照取樣結(jié)果，分析硫化進行程度，并作出是否進行下一步操作。此次硫化共耗時42小時。

2 QDB-03/04催化劑運行總結(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行降溫，同時副產(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，一股進入中溫/蒸汽加熱器，將粗煤氣加熱至運行壓力下大于露點溫度30℃(實際運行比露點溫度高60℃左右)，進入變換爐(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，將工藝氣中的CO含量降低。隨后進入變換氣廢熱鍋爐降溫，同時副產(chǎn)1.3MPa 飽和蒸汽；進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，然后進入低壓廢熱鍋爐降溫，同時副產(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催化劑運行情況

由于中溫換熱器(E2002)半殘廢運行(蒸汽側(cè)泄漏，已隔離)，導致雙爐運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℃，而控制指標在240-260℃，無法進一步降低入口溫度，導致整個床層均處于偏高的溫度運行，一定程度上影響到催化劑使用周期。催化劑運行初期，熱點溫度基本維持在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，床層最高點溫度開始下降，說明高點溫度處催化劑活性下降，運行至2015年11月，為保證變換率，提高變換爐入口溫度TI2003；同時，關(guān)小入下層粗煤氣調(diào)節(jié)閥TV2004開度，達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，根據(jù)全公司統(tǒng)一安排，2016年3月計劃檢修，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，導致活性下降。

3 結(jié)語

QDB-03/04催化劑活性穩(wěn)定性，機械強度和生產(chǎn)需要均能滿足需求，但在運行過程中及經(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，需及時關(guān)注變換反應情況；(2)上層催化劑活性開始下降時，下層催化劑床層溫升先上漲，說明變換反應劇烈，運行一段時間后，溫升開始下降，說明催化劑活性開始下降，根據(jù)此爐催化劑運行周期，為以后生產(chǎn)提供寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗；(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)，這點也尤為重要，如無法控制時，變換做緊急退氣處理，保護催化劑。

[1]宋憲穩(wěn)，呂洪浩,劉廣利 .鈷鉬系催化劑超溫運行原因分析[J].化肥設(shè)計,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策[J].中氮肥,2000,(4).