焦爐氣制甲醇預加氫催化劑的使用

黃長勝，朱仰明，吳盛海，趙洪升

（山東恒偉化工科技有限公司，山東巨野 274900）

1 概述

山東恒偉化工科技有限公司是山東鐵雄新沙能源有限公司配套的焦爐氣深加工企業，建設有年產140kt甲醇、100ktLNG和PSA提氫裝置，其中甲醇裝置2008年建設，2012年投產，采用的成熟工藝技術，配套建設一套6 000m3/h氧氣的空分裝置、往復機焦爐氣壓縮、兩級加氫和干法脫硫、純氧部分轉化工藝、二合一聯合透平機組、絕熱管殼式甲醇合成、三塔精餾等。

2 工藝簡述

來自焦爐氣的壓力約2.5MPa、溫度40℃的焦爐煤氣經過濾器和預脫硫槽去除油霧和脫除無機硫后送至轉化焦爐氣初預熱器，利用轉化氣余熱提溫到270℃左右，提溫后的氣體經預加氫轉化器、一級加氫轉化器，氣體中的有機硫轉化為無機硫，氣體中的氧與氫反應生成水，不飽和烴加氫成為飽和烴，加氫轉化后的氣體含總硫約250mg/m3，進入中溫脫硫槽，將氣體中的絕大部分無機硫脫除，之后再經二級加氫轉化器將殘余的有機硫轉化成無機硫，最后經過氧化鋅脫硫槽把關，使氣體中的總硫達到0.1×10-6以下，出中溫氧化鋅脫硫槽的氣體壓力約為1.9MPa，溫度約為350℃送往轉化崗位。圖1為加氫和干法脫硫的工藝流程簡圖。

圖1 加氫和干法脫硫工藝流程簡圖

3 預加氫催化劑的使用情況

一級預加氫催化劑采用T202鐵鉬加氫催化劑（柱狀）。預加氫A槽于2019年9月29日硫化完成備用，11月8日投入運行，2020年2月16日阻力達到0.16MPa，催化劑各點溫度無溫差變化，切出系統，首次僅使用了100d的時間。

3.1 催化劑床層阻力增大的原因分析

焦爐氣夾帶的雜質較多，例如：苯、萘、焦油、粉塵、洗油、壓縮機油和水等雜質，這些雜質隨著氣體夾帶進入系統，由于預加氫是第一道屏障，在催化劑表面結垢、結炭、結塊，造成阻力上升。既然阻力主要是上部，考慮是否可以采用過熱蒸汽對床層進行吹掃，把污染物帶出來，達到降低阻力、恢復部分活性的目標。

3.2 熱吹流程

熱吹流程，利用來自轉化汽包副產的中壓蒸汽，壓力約2.7MPa，溫度220℃，經升溫爐加熱至400℃后，蒸汽瞬時流量5t/h，通過升溫氣管線對一級預加氫轉化器A槽進行熱吹，床層各點溫度達到450℃左右，持續3～4h，熱吹時蒸汽現場放空，熱吹過程中嚴格控制升溫氣管線壓力＜0.7MPa。熱吹流程如圖2所示。

圖2 蒸汽熱吹的工藝流程圖

3.3 第一次熱吹及使用情況

2月18日對一級預加氫A槽熱吹完成后，利用中壓氮氣連續吹掃3h，將槽內蒸汽全部趕出，防止溫度下降形成蒸汽冷凝液破壞催化劑，同時，對該槽充氮氣保持微正壓。催化劑床層自然降溫至170℃左右，于2月22日投入運行，投用初期壓差在0.01MPa，持續運行到3月14日壓差逐漸升到0.2MPa切換到B槽使用，催化劑床層溫升約50℃，第一次熱吹后使用了21d。

3.4 第二次熱吹及使用情況

3月19日9時至17時按照第一次熱吹流程對A槽再次進行升溫蒸汽熱吹，隨后進行了氮氣憋壓吹掃置換。

氮氣憋壓吹掃置換流程：關閉預加氫A槽進出口閥門，接臨時氮氣管線至進口導淋處進行充壓到0.5MPa左右，開現場放空閥門至放空總管，多次進行充卸壓操作。

因升溫氣管線和正常工藝氣管線，都是高進低出，催化劑上層雜質因受高溫熱吹，雜質下移至出口，若投用后雜質帶至后續催化劑表面影響正常使用。對熱吹完成后的催化劑多次氮氣憋壓置換吹掃，雜質跟隨放空氣排出系統。

于3月22日13時并入系統運行，投用初期壓差在0.01MPa，持續運行到4月3日15時壓差逐漸升到0.25MPa，因阻力過大退出系統，此次運行12d。

催化劑使用初期、末期及兩次熱吹后的有機硫轉化率跟蹤數據如表1所示。

表1 預加氫轉化器化驗分析數據及轉化率

續表

綜合表1可以得出：催化劑使用初期，有機硫轉化效果較好，轉化率在85%以上；催化劑在使用三個月后活性明顯下降，幾乎沒有轉化效果；蒸汽熱吹后，有機硫的轉化效率較熱吹前有了明顯提高，同時系統催化劑床層阻力幾乎全部消除，效果極為明顯，說明蒸汽熱吹可以將催化劑表面、上層的結炭、結垢等雜質部分吹除，重新發揮催化劑的使用效果。

4 結束語

通過對預加氫催化劑的不扒卸熱吹，催化劑使用時間延長了33d，相當于延長了正常使用壽命的三分之一時間，由于流程中沒有倒吹流程，假設從催化劑的下部進入蒸汽，從頂部放空，直接把附著在催化劑表面的雜物吹出，熱吹后的效果會更好，解決阻力的同時還不污染下部的催化劑。