CO-MO系耐硫低溫變換催化劑的硫化技術的應用

樊利勛

（新疆中泰化學股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

CO-MO系耐硫低溫變換催化劑的硫化技術的應用

樊利勛

（新疆中泰化學股份有限公司，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程中的五個階段和相應技術。

耐硫變換催化劑；硫化技術；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），在裝置開車車需要對催化劑轉化為硫化物才有活性，因此硫化過程是耐硫催化劑應用的關鍵步驟之一，催化劑硫化過程決定著催化劑的穩定性、活性和壽命，對后序生產直接影響到原材料的消耗、生產負荷、蒸汽消耗等生產指標，因此硫化過程中各項指標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℃連續加入CS2與氫氣發生氫解反應生成H2S，與CoO、MoO3反應生成CoS、MoS2。化學反應為：

VanDoornJ和BakerRTK在研究過程中發現，CS2到CH4的反應過程不是簡單的按CS2+4H2CH4+2H2S反應進行的，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與低價的金屬氧化物進一步發生氧硫交換生成硫化物。

2 耐硫低溫變換催化劑硫化過程

2.1 耐硫低溫變換催化劑硫化流程

硫化過程采用二硫化碳作為硫化劑，利用壓縮機循環硫化，各段串聯硫化，分段強化，硫化過程中系統盡量保持低壓，汽包不加水，換熱器先注滿水，嚴防蒸汽進入。

2.2 耐硫低溫變換催化劑硫化五個階段

耐硫低溫變換催化劑硫化包括五個階段，其中包括硫化準備階段、升溫期階段、硫化期階段、強化期階段、降溫置換階段。

2.2.1 硫化準備階段

（1）在裝置催化劑開始硫化升溫前先用氮氣置換系統，置換過程中氣體系統所有設備和管道不得留有任何死角，置換合格標志為系統任何取樣點取樣分析，樣氣中氧含量≤0.5%。

（2）將控溫變換爐、汽包及其相關管道內的積水全部排放干凈，并用氮氣將控溫變換爐內換熱管中的水全部吹出。如無法全部吹出干凈，少量的水可在升溫過程讓其自然蒸發干凈。

2.2.2 升溫階段

（1）啟動壓縮機，切斷去脫硫槽入口閥和放空閥，送往壓縮機進口的回路閥門打開。氣體開始循環后，檢查電預熱器及其副線的閥門開關狀態是否正確（電預熱器進出口閥必須確認打開，其副線關閉），確認無誤后啟動電預熱器升溫，走硫化的工藝流程。盡量保持系統常壓，電加熱器出口溫度逐步提高最后恒定在230～250℃，此時脫毒塔除氧爐進口溫度達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，時刻注意電加熱器壁溫，防止電加熱器超溫超壓。當出現壓縮機跳車而氣體不能流動時，必須立即切斷電加熱器電源。

（3）升溫過程變換系統出口氣體全部返回壓縮機入口循環。升溫期間逐步在壓縮機進口配入氫氣，使循環氣體中H2含量逐步提高到≥25%。

（4）在氮氣升溫結束前，硫化罐應按要求裝填好CS2，并連接好N2瓶，升壓至0.2MPa備用。2.2.3 硫化階段

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

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

（3）硫化時密切注意床層溫度，通過控制電加熱器加熱溫度、主副閥開度、CS2加入量及循環氣量等來調節床層溫度。

（4）硫化期間保證循環氣H2含量應保證≥25%，便于CS2氫解，適當放空。2.2.4 強化階段

變換催化劑層各點溫度控制在360～400℃，恒溫4～6h，同時出口H2S含量≥15g/m3，強化期結束。2.2.5 降溫置換階段

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

（2）逐步調小電加熱器輸出功率，當各反應爐床層溫度降到220～300℃時，切斷除氧反應器氣體，氣體通過副線直接繼續對主變換爐進行降溫，逐步控制電加熱器出口溫度為120℃，直到主變換爐內催化劑溫度≤120℃，主變換爐出口氣體通過副線直接去冷卻器。之后即可停車拆、加盲板。

3 結論

耐硫低溫變換催化劑在使用前必須進行硫化才具有活性，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，才能避免變換系統開車時不發生變換爐床層超溫事故的發生，同時有了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化。

[1] 蒲延芳，張志華.加氫催化劑預硫化技術探討[J].化學工程師，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管理工作。