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        變換催化劑(鈷鉬系)運(yùn)行總結(jié)

        2017-03-03 13:18:36劉海亮神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司寧夏銀川750000
        化工管理 2017年31期
        關(guān)鍵詞:催化劑工藝

        劉海亮(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司,寧夏 銀川 750000)

        變換催化劑(鈷鉬系)運(yùn)行總結(jié)

        劉海亮(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司,寧夏 銀川 750000)

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

        神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)甲醇分公司二套裝置采用華東理工大學(xué)四噴嘴對(duì)置式水煤漿加壓氣化工藝、鈷鉬系耐硫變換,設(shè)計(jì)年產(chǎn)60萬(wàn)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(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。根據(jù)運(yùn)行情況及檢修計(jì)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(yùn)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(hào)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(hào)為QDB-03),下段催化劑裝填量為42.7m3(型號(hào)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(jì)運(yùn)行942天。

        QDB系列耐硫變換催化劑,主要性能特點(diǎn):(1)具有很高的抗水性能;(2)具有較高的強(qiáng)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(qiáng)。

        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(lái)的粗煤氣起變換催化作用,將CO、水蒸汽轉(zhuǎn)換為CO2和H2,進(jìn)過副線調(diào)節(jié),達(dá)到合成甲醇所需要的CO含量。

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

        催化劑硫化采用工藝氣配低壓氮?dú)夥蛛A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(wú)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(dá)到催化劑硫化所需H2S含量,保證觸媒硫化效果,但缺點(diǎn)是硫化結(jié)束前工藝氣放空,造成成本增加;②通過低壓氮?dú)馀淙肓考斑M(jìn)變換爐工藝氣量,控制催化劑硫化速度,同時(shí)如發(fā)生床層溫度無(wú)法控制時(shí),可以退工藝氣,加大氮?dú)饬?,迅速降低床溫;③每小時(shí)對(duì)變換爐進(jìn)出口H2S含量取樣分析,參照取樣結(jié)果,分析硫化進(jìn)行程度,并作出是否進(jìn)行下一步操作。此次硫化共耗時(shí)42小時(shí)。

        2 QDB-03/04催化劑運(yùn)行總結(jié)

        2.1 變換工藝流程簡(jiǎn)介

        來(lái)自氣化洗滌后的粗煤氣,通過粗煤氣廢熱鍋爐進(jìn)行降溫,同時(shí)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(jìn)入中溫/蒸汽加熱器,將粗煤氣加熱至運(yùn)行壓力下大于露點(diǎn)溫度30℃(實(shí)際運(yùn)行比露點(diǎn)溫度高60℃左右),進(jìn)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(jìn)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(yīng),將工藝氣中的CO含量降低。隨后進(jìn)入變換氣廢熱鍋爐降溫,同時(shí)副產(chǎn)1.3MPa 飽和蒸汽;進(jìn)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(jìn)入低壓廢熱鍋爐降溫,同時(shí)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(yùn)行情況

        由于中溫?fù)Q熱器(E2002)半殘廢運(yùn)行(蒸汽側(cè)泄漏,已隔離),導(dǎo)致雙爐運(yùn)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(biāo)在240-260℃,無(wú)法進(jìn)一步降低入口溫度,導(dǎo)致整個(gè)床層均處于偏高的溫度運(yùn)行,一定程度上影響到催化劑使用周期。催化劑運(yùn)行初期,熱點(diǎn)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(yùn)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(diǎn)溫度開始下降,說明高點(diǎn)溫度處催化劑活性下降,運(yùn)行至2015年11月,為保證變換率,提高變換爐入口溫度TI2003;同時(shí),關(guān)小入下層粗煤氣調(diào)節(jié)閥TV2004開度,達(dá)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(shì),根據(jù)全公司統(tǒng)一安排,2016年3月計(jì)劃?rùn)z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(dǎo)致活性下降。

        3 結(jié)語(yǔ)

        QDB-03/04催化劑活性穩(wěn)定性,機(jī)械強(qiáng)度和生產(chǎn)需要均能滿足需求,但在運(yùn)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(shí)關(guān)注變換反應(yīng)情況;(2)上層催化劑活性開始下降時(shí),下層催化劑床層溫升先上漲,說明變換反應(yīng)劇烈,運(yùn)行一段時(shí)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(yùn)行周期,為以后生產(chǎn)提供寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn);(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(diǎn)也尤為重要,如無(wú)法控制時(shí),變換做緊急退氣處理,保護(hù)催化劑。

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

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