渭河彬州乙二醇項目耐硫變換催化劑日常使用維護與危害因素

南琛峰，康開亮

（陜西渭河彬州化工有限公司，陜西 彬州 713500）

0 引 言

陜西渭河彬州化工有限公司計劃建設年產30萬t乙二醇項目成立于2016年，并于2021年1月4日一次開車成功。其氣化采用了GE 6.5 MPa水煤漿制備工藝，變換工段2臺變換爐所使用的變換催化劑均采用昌邑凱特新材料有限公司生產的KC-103鈷鉬CO耐硫變換催化劑，該催化劑經過近2 a的運行使用，目前運行效果依然良好。

公司變換工段經過不斷摸索以及與催化劑廠家的不斷交流，嘗試通過工藝的操作手段延長催化劑的使用壽命，目前通過變換爐，得到了很好的運行效果。

1 設計條件

變換裝置變換催化劑的主要作用是制備氫氣，是將來自氣化裝置的粗煤氣中的CO和H2O在催化劑的作用下，變換成制備乙二醇用的CO2及H2。粗煤氣的組分CO：45.82%；CO2：18.4%；H2：21.03%；H2S：0.23%。合格的變換氣送往低溫甲醇洗工段。

流程如下：進入變換裝置的粗煤氣經過氣液分離器后，分成2股：①一股（約43 mol%），經過原料氣預熱器、1#變換爐、中壓蒸汽過熱器、原料氣預熱器、中壓蒸汽發生器、2#變換爐以及一系列換熱器回收熱量后，送至凈化裝置，主要用于制備氫氣；②另一股（約57 mol%）為經過換熱器回收熱量后送至凈化裝置，用于制備一氧化碳和氫氣。2股氣流經過混合后，達到配氣后的要求，進入合成工段。

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程Fig.1 Process flow

2 催化劑

陜西渭河彬州化工有限公司乙二醇項目變換工段2臺變換爐于2019年9月裝填使用的催化劑昌邑凱特新材料有限公司生產的KC-103耐硫變換催化劑。KC-103耐硫變換催化劑是一種以鎂鋁尖晶石為載體的鈷鉬系常規態一氧化碳耐硫變換催化劑，該催化劑使用前需要進行硫化（活化），適用于以重油、渣油、瀝青、煤渣、煤為原料造氣的含硫氣體的變換工藝。

該催化劑根據陜西渭河彬州化工有限公司乙二醇項目變換工段技術要求，對催化劑活性組分、催化劑載體以及助劑等相關含量都做了調整，是為乙二醇項目變換工段技術定做的催化劑。

該催化劑的技術標準見表1。

表1 催化劑的技術指標Table 1 Technical specifications of catalysts

昌邑凱特新材料有限公司生產的KC-103耐硫變換催化劑為常規態催化劑，該催化劑使用前需進行硫化起活，陜西渭河彬州化工有限公司于2020年12月28日開始升溫，2021年1月9日變換系統開始導入工藝氣進行硫化，2021年1月12日硫化完成開始使用，使用前期催化劑活性良好，以下為2021年3月3日到9日每日10點變換催化劑第1、第2變換爐運行數據表。

第1變換爐催化劑部分運行數據見表2。

表2 第1變換爐催化劑部分運行數據Table 2 Operation data table of catalyst part of the first shift furnace

第2變換爐催化劑部分運行數據見表3。

表3 第2變換爐催化劑部分運行數據Table 3 Operation data table of catalyst part of the second shift furnace

催化劑運行接近2 a后，催化劑活性依然良好，以下為2022年10月3日到9日每日10點變換催化劑第1、第2變換爐運行數據表。

續表

第1變換爐催化劑部分運行數據見表4。

表4 第1變換爐催化劑部分運行數據Table 4 Operation data table of catalyst part of the first shift furnace

第2變換爐催化劑部分運行數據見表5。

表5 第2變換爐催化劑部分運行數據Table 5 Operation data table of catalyst part of the second shift furnace

由表4、表5可得，催化劑在使用前期數據與現在的數據對比，第1變換爐高點溫度略有下降，但高點溫度的位置并未發生改變，即高點溫度未向下瓶偏移，第2變換爐高點溫度未有變化，表明2臺變換爐催化劑活性穩定性良好。同時，變換爐出口CO依然穩定，滿足技術指標，變換效果良好。綜上，催化劑運行活性及穩定性依然良好，數據發給催化劑廠家進行評測，經過模擬計算，該催化劑還能穩定運行超過12個月，超過了該催化劑正常的使用壽命。

3 催化劑日常維護

變換工段催化劑目前來說，活性以及穩定性相對良好，運行也相對穩定。從運行周期長遠來看，如何維護催化劑是一個十分重要的課題。以下為乙二醇項目變換催化劑使用過程日常維護。

3.1 催化劑裝填

催化劑初期裝填過程，出現設計與實際裝填量不符的問題，第1變換爐設計裝填量43 m3，實際裝填量為40.5 m3，第2變換爐設計裝填量：21 m3，實際裝填量：20.5 m3，2臺爐子共少裝填約3 m3催化劑。爐內裝量不足會直接影響催化劑的使用壽命，及時與設計廠家及催化劑廠家進行溝通，以保證催化劑穩定運行。

3.2 催化劑硫化與開車

在催化劑升溫硫化過程中因初期開車氣化爐出現了多次跳車，致使催化劑重復升溫、導氣、硫化，可能存在硫化不徹底的問題，尤其是第2變換爐初期導氣過程，第2變換爐最低溫度被前面廢鍋影響降至150℃。較低床層溫度下操作可能會造成催化劑失活，影響催化劑的催化效果和使用壽命。所以催化劑廠家多次建議應避免因前系統不穩定變換爐床層溫度出現驟升驟降，低溫情況。

3.3 催化劑運行

通過工藝運行管理的研究，減少對催化劑的傷害，延長催化劑的使用壽命。

（1）嚴格控制進變換爐工藝氣的帶水情況，控制第一氣液分離器液位。第一氣液分離器平時一般控制在30%左右，當液位超過50%時，必須要進行工藝干預控制，比如開大現場就地排放和連續排放，并現場檢查調節閥開度和中控閥門開度是否一致，檢查V2501罐液位，如果液位上漲過快，同時工藝氣溫度下降過多，說明是氣化碳洗塔出口帶水嚴重，聯系氣化工段及時調整。但液位如果一旦達到70%以上無法控制時，立即聯系調度降負荷，必要時進行停車處理，防止液態水進入變換爐，影響變換爐催化劑的使用。

（2）開停車時，要嚴格按照操作規程要求進行停車，根據多年凈化變換的經驗，催化劑床層降溫速度過快，壓力降低過快會影響催化劑活性，甚至導致結塊。原因如下：催化劑降壓、降溫速度過快會使催化劑床層或催化劑微孔里面的工藝氣水分凝結，直接堵塞催化劑微孔，會導致催化劑出現微結塊，這也是為什么很多廠家變換爐停車前運行良好，停車后活性快速衰退的原因。

（3）停車保護催化劑情況。正常停車后，變換爐直接切出，加入盲板，變換爐床層維持溫度等待開車，但長時間停車（＞10 d）必須用低壓氮氣吹掃，保證催化劑床層沒有工藝氣存在，維持床層溫度在室溫（＜30℃）。

（4）開車時，必須將變換爐的溫度升溫至催化劑廠家要求的溫度，同時嚴格控制床層溫度，避免超溫導致催化劑結焦失活。經過長期的運行發現，催化劑在合理的溫度范圍內，溫度越低，使用壽命越長，所以在運行過程中，相對控制在較低的范圍內，有利于催化劑延長使用壽命。

4 結 語

變換工段目前運行穩定，變換爐催化劑變換效果良好。在催化劑裝填、開車以及運行階段給出了簡單的日常維護說明，用以提高催化劑的使用壽命。但變換系統是一個裝置產氣的關鍵工段，其穩定性會直接影響后續生產，因此催化劑的保護應該引起重視。