余學(xué)軍 楊 炎

(晉煤湖北三寧化工股份有限公司 湖北枝江443206)

湖北三寧化工股份有限公司氮肥廠具有年產(chǎn)200 kt氨醇、300 kt碳酸氫銨的生產(chǎn)能力，匹配1套中壓甲醇系統(tǒng)。中壓甲醇系統(tǒng)2#甲醇合成塔裝填了由臨朐瑞祥精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)的DC 207型甲醇合成催化劑，于2014年1月5日升溫還原結(jié)束后并入生產(chǎn)系統(tǒng)，投入生產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，效果良好。

1 中壓甲醇系統(tǒng)概況

該套中壓甲醇系統(tǒng)由1#(Φ1 400 mm)和2#(Φ1 200 mm)甲醇合成塔及其相應(yīng)的換熱、分離設(shè)備組成，系統(tǒng)壓力為13.5 MPa，按最大產(chǎn)醇量為60 kt/a設(shè)計(jì)，2臺(tái)甲醇合成塔可串、可并、可倒，醇氨比可根據(jù)市場(chǎng)行情進(jìn)行調(diào)節(jié)。2#甲醇合成塔單塔工藝流程示意見(jiàn)圖1。

來(lái)自壓縮機(jī)五段的新鮮氣體經(jīng)塔前油分器分離油污雜質(zhì)后進(jìn)入1#和2#甲醇合成塔進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入冷卻排管進(jìn)行熱交換，然后進(jìn)入醇分塔進(jìn)行氣液分離，所得粗甲醇進(jìn)入中間槽貯存計(jì)量，剩下氣體一部分進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)，另一部

圖1 2#甲醇合成塔單塔工藝流程示意

分作為另一塔原料氣進(jìn)行反應(yīng)，然后經(jīng)冷卻排管、醇分塔，一部分氣體再參加系統(tǒng)循環(huán)，醇后氣全部經(jīng)過(guò)醇洗塔凈化處理，所得稀甲醇回收至精醇崗位，氣體送至精煉工段。

2#甲醇合成塔主要設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

2 催化劑的升溫還原

2.1 催化劑升溫還原方案

更換甲醇合成催化劑期間，1#甲醇合成塔正常生產(chǎn)，2#甲醇合成塔裝填DC 207型甲醇合成催化劑14 t。DC 207型甲醇合成催化劑的特性：褐黑色圓柱體，粒度為Φ5.0 mm，堆密度為1.4～1.6 g/cm3，徑向抗壓碎強(qiáng)度≥145 N/cm，比表面積70～90 m2/g。

表1 2#甲醇合成塔主要設(shè)備參數(shù)

選用膜提氫裝置中間氫氮?dú)庾鳛樵蠚?，氣體成分：φ(H2)≥60%，φ(CO+CO2)≤25×10-6。由臨朐瑞祥精細(xì)化工有限公司提供的催化劑升溫還原方案見(jiàn)表2。

表2 催化劑升溫還原方案

2.2 催化劑升溫還原過(guò)程

系統(tǒng)加盲板與外系統(tǒng)隔絕，防止CO等有害氣體漏入系統(tǒng)。用體積分?jǐn)?shù)99.9%的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，使系統(tǒng)中氧體積分?jǐn)?shù)低于0.2%，再向系統(tǒng)充膜提氫裝置的中間氫氮?dú)馍龎褐? MPa，開啟循環(huán)機(jī)并加滿循環(huán)量后，調(diào)節(jié)電加熱器負(fù)荷按預(yù)定方案進(jìn)行催化劑升溫還原。升溫還原期間，每4 h分析1次入塔氣中CO，CO2及H2含量。床層溫度達(dá)60 ℃時(shí)，試放水，以后每0.5 h放水1次，認(rèn)真稱量并做好記錄。升溫還原中，以半小時(shí)出水量作為調(diào)控溫度的主要參考依據(jù)，超標(biāo)時(shí)恒溫；在連續(xù)2次小于指標(biāo)的情況下，才能提高1～2 ℃。80 ℃以后，應(yīng)每4 h分析1次出塔氣中CO2含量，當(dāng)φ(CO2)≥1%時(shí)，在保證塔壓穩(wěn)定的前提下，采取連排連補(bǔ)的方式，通過(guò)甲醇合成塔塔后放空來(lái)降低出塔氣中CO2含量。控制平面溫差在1～2 ℃，軸向溫差<15 ℃。60～100 ℃時(shí)，出水量應(yīng)該達(dá)到理論出水量的50%左右。100 ℃ 左右時(shí)，注意觀察溫度變化，如溫度波動(dòng)不穩(wěn)或停滯不升，可能熱電偶套管有水，應(yīng)及時(shí)處理。床層溫度升至140～160 ℃，進(jìn)入催化劑還原的第2個(gè)反應(yīng)高峰期，此時(shí)升溫速率要小，同時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)氣以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，并保證足夠空速。240 ℃ 時(shí)，如連續(xù)3次出水量<6 kg/h或合成塔進(jìn)、出口氫氣含量相等，還原結(jié)束。還原結(jié)束后，按方案恒溫。恒溫結(jié)束后換氣，換氣要求：壓力10.0～13.5 MPa，升壓速率不能>0.2 MPa/min；換氣時(shí)，入塔氣的CO起始體積分?jǐn)?shù)應(yīng)≤0.5%，且上升不能太快。換氣結(jié)束后轉(zhuǎn)為輕負(fù)荷運(yùn)行，輕負(fù)荷運(yùn)行條件：熱點(diǎn)溫度(230±5) ℃，入塔氣中φ(CO)≤3.0%，入塔氣壓力10.0～13.5 MPa，升壓速率0.2～0.5 MPa/min，運(yùn)行1臺(tái)循環(huán)機(jī)。

3 系統(tǒng)初運(yùn)行情況

升溫還原結(jié)束后并入系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單，新鮮氣氣量折185 m3/min的6 M32型壓縮機(jī)3臺(tái)，1臺(tái)循環(huán)機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)壓力10.5～13.5 MPa，熱點(diǎn)溫度(240±5) ℃，系統(tǒng)進(jìn)口氣體：φ(CO)在1.0%～3.0%，φ(CO2)<1.0%；系統(tǒng)出口氣體：φ(CO)≤0.5%，φ(CO2)≤0.4%。

4 升溫還原操作要求和意外情況處理

(1)升溫還原要求在高氫、高空速、低水汽含量和低溫還原的條件下進(jìn)行。

(2)升溫應(yīng)緩慢，還原速度應(yīng)均衡，必須嚴(yán)格將半小時(shí)出水量控制在指標(biāo)范圍內(nèi)；嚴(yán)格控制床層溫度、入塔壓力、氣體成分，并保持循環(huán)量的穩(wěn)定；出水量少時(shí)，可適當(dāng)提溫；出水量高時(shí)，應(yīng)減緩升溫速率或恒溫。

(3)升溫還原初期，應(yīng)密切注意床層溫度，及時(shí)分析入塔氣中各種組分的含量，根據(jù)分析數(shù)據(jù)、床層溫度、出水情況來(lái)控制還原的進(jìn)度，防止因閥門失靈、流量不準(zhǔn)、分析失誤等因素?zé)龎拇呋瘎?/p>

(4)還原過(guò)程中，若出現(xiàn)停電或循環(huán)機(jī)故障，應(yīng)立即停止補(bǔ)氫，切斷電爐電源，并在甲醇合成塔塔后卸壓放空，及時(shí)移出反應(yīng)生成的水，以減少因催化劑反復(fù)氧化而造成活性下降。

(5)密切觀察出水的顏色，如果過(guò)濾后為藍(lán)色，則為氨含量超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。