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        渭河彬州乙二醇項(xiàng)目耐硫變換催化劑日常使用維護(hù)與危害因素

        2023-03-10 11:19:48南琛峰康開亮
        煤炭與化工 2023年1期
        關(guān)鍵詞:工段床層乙二醇

        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(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)30萬t乙二醇項(xiàng)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(tái)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(chǎn)的KC-103鈷鉬CO耐硫變換催化劑,該催化劑經(jīng)過近2 a的運(yùn)行使用,目前運(yùn)行效果依然良好。

        公司變換工段經(jīng)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(yùn)行效果。

        1 設(shè)計(jì)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(jìn)入變換裝置的粗煤氣經(jīng)過氣液分離器后,分成2股:①一股(約43 mol%),經(jīng)過原料氣預(yù)熱器、1#變換爐、中壓蒸汽過熱器、原料氣預(yù)熱器、中壓蒸汽發(fā)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(jīng)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(jīng)過混合后,達(dá)到配氣后的要求,進(jìn)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(xiàng)目變換工段2臺(tái)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(chǎn)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(guī)態(tài)一氧化碳耐硫變換催化劑,該催化劑使用前需要進(jìn)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(jù)陜西渭河彬州化工有限公司乙二醇項(xiàng)目變換工段技術(shù)要求,對(duì)催化劑活性組分、催化劑載體以及助劑等相關(guān)含量都做了調(diào)整,是為乙二醇項(xiàng)目變換工段技術(shù)定做的催化劑。

        該催化劑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

        表1 催化劑的技術(shù)指標(biāo)Table 1 Technical specifications of catalysts

        昌邑凱特新材料有限公司生產(chǎn)的KC-103耐硫變換催化劑為常規(guī)態(tài)催化劑,該催化劑使用前需進(jìn)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(tǒng)開始導(dǎo)入工藝氣進(jìn)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(diǎn)變換催化劑第1、第2變換爐運(yùn)行數(shù)據(jù)表。

        第1變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。

        表2 第1變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 2 Operation data table of catalyst part of the first shift furnace

        第2變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3。

        表3 第2變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 3 Operation data table of catalyst part of the second shift furnace

        催化劑運(yùn)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(diǎn)變換催化劑第1、第2變換爐運(yùn)行數(shù)據(jù)表。

        續(xù)表

        第1變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表4。

        表4 第1變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 4 Operation data table of catalyst part of the first shift furnace

        第2變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表5。

        表5 第2變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與現(xiàn)在的數(shù)據(jù)對(duì)比,第1變換爐高點(diǎn)溫度略有下降,但高點(diǎn)溫度的位置并未發(fā)生改變,即高點(diǎn)溫度未向下瓶偏移,第2變換爐高點(diǎn)溫度未有變化,表明2臺(tái)變換爐催化劑活性穩(wěn)定性良好。同時(shí),變換爐出口CO依然穩(wěn)定,滿足技術(shù)指標(biāo),變換效果良好。綜上,催化劑運(yùn)行活性及穩(wěn)定性依然良好,數(shù)據(jù)發(fā)給催化劑廠家進(jìn)行評(píng)測,經(jīng)過模擬計(jì)算,該催化劑還能穩(wěn)定運(yùn)行超過12個(gè)月,超過了該催化劑正常的使用壽命。

        3 催化劑日常維護(hù)

        變換工段催化劑目前來說,活性以及穩(wěn)定性相對(duì)良好,運(yùn)行也相對(duì)穩(wěn)定。從運(yùn)行周期長遠(yuǎn)來看,如何維護(hù)催化劑是一個(gè)十分重要的課題。以下為乙二醇項(xiàng)目變換催化劑使用過程日常維護(hù)。

        3.1 催化劑裝填

        催化劑初期裝填過程,出現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際裝填量不符的問題,第1變換爐設(shè)計(jì)裝填量43 m3,實(shí)際裝填量為40.5 m3,第2變換爐設(shè)計(jì)裝填量:21 m3,實(shí)際裝填量:20.5 m3,2臺(tái)爐子共少裝填約3 m3催化劑。爐內(nèi)裝量不足會(huì)直接影響催化劑的使用壽命,及時(shí)與設(shè)計(jì)廠家及催化劑廠家進(jìn)行溝通,以保證催化劑穩(wěn)定運(yùn)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(xiàn)了多次跳車,致使催化劑重復(fù)升溫、導(dǎo)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(dǎo)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(huì)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(yīng)避免因前系統(tǒng)不穩(wěn)定變換爐床層溫度出現(xiàn)驟升驟降,低溫情況。

        3.3 催化劑運(yùn)行

        通過工藝運(yùn)行管理的研究,減少對(duì)催化劑的傷害,延長催化劑的使用壽命。

        (1)嚴(yán)格控制進(jìn)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(shí)一般控制在30%左右,當(dāng)液位超過50%時(shí),必須要進(jìn)行工藝干預(yù)控制,比如開大現(xiàn)場就地排放和連續(xù)排放,并現(xiàn)場檢查調(diào)節(jié)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(shí)工藝氣溫度下降過多,說明是氣化碳洗塔出口帶水嚴(yán)重,聯(lián)系氣化工段及時(shí)調(diào)整。但液位如果一旦達(dá)到70%以上無法控制時(shí),立即聯(lián)系調(diào)度降負(fù)荷,必要時(shí)進(jìn)行停車處理,防止液態(tài)水進(jìn)入變換爐,影響變換爐催化劑的使用。

        (2)開停車時(shí),要嚴(yán)格按照操作規(guī)程要求進(jìn)行停車,根據(jù)多年凈化變換的經(jīng)驗(yàn),催化劑床層降溫速度過快,壓力降低過快會(huì)影響催化劑活性,甚至導(dǎo)致結(jié)塊。原因如下:催化劑降壓、降溫速度過快會(huì)使催化劑床層或催化劑微孔里面的工藝氣水分凝結(jié),直接堵塞催化劑微孔,會(huì)導(dǎo)致催化劑出現(xiàn)微結(jié)塊,這也是為什么很多廠家變換爐停車前運(yùn)行良好,停車后活性快速衰退的原因。

        (3)停車保護(hù)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(shí)間停車(>10 d)必須用低壓氮?dú)獯祾?,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(shí),必須將變換爐的溫度升溫至催化劑廠家要求的溫度,同時(shí)嚴(yán)格控制床層溫度,避免超溫導(dǎo)致催化劑結(jié)焦失活。經(jīng)過長期的運(yùn)行發(fā)現(xiàn),催化劑在合理的溫度范圍內(nèi),溫度越低,使用壽命越長,所以在運(yùn)行過程中,相對(duì)控制在較低的范圍內(nèi),有利于催化劑延長使用壽命。

        4 結(jié) 語

        變換工段目前運(yùn)行穩(wěn)定,變換爐催化劑變換效果良好。在催化劑裝填、開車以及運(yùn)行階段給出了簡單的日常維護(hù)說明,用以提高催化劑的使用壽命。但變換系統(tǒng)是一個(gè)裝置產(chǎn)氣的關(guān)鍵工段,其穩(wěn)定性會(huì)直接影響后續(xù)生產(chǎn),因此催化劑的保護(hù)應(yīng)該引起重視。

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