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(cè)，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(chǎng)就地排放和連續(xù)排放，并現(xiàn)場(chǎng)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。