刘海亮(神华宁夏煤业集团甲醇分公司,宁夏 银川 750000)

变换催化剂(钴钼系)运行总结

刘海亮(神华宁夏煤业集团甲醇分公司,宁夏 银川 750000)

文章根据神华宁夏煤业集团甲醇分公司二套装置变换炉各阶段运行情况，通过对变换催化剂运行数据分析及催化剂卸出情况，判断出催化剂的使用情况，为今后催化剂使用、更换给予参考。

变换;催化剂;钴-钼系;运行情况

神华宁夏煤业集团甲醇分公司二套装置采用华东理工大学四喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺、钴钼系耐硫变换，设计年产60万吨/年甲醇工艺，2010年3月投产，作为宁夏宁东地区煤化工第二套气化装置，为后期项目奠定基础。根据运行情况及检修计划，2013年第一次整炉更换催化剂，2016年第二次更换，现将第二次催化剂运行情况总结如下。

1 概况

催化剂使用耐硫变换催化剂，型号为QDB-03/04。变换炉分为上下两段，上段催化剂装填量27.7m³(型号为QDB-03)，下段催化剂装填量为42.7m³(型号为QDB-04)。2013年6月27日催化剂硫化结束后第一次投入使用，截至2016年3月15日停车更换，累计运行942天。

QDB系列耐硫变换催化剂，主要性能特点：(1)具有很高的抗水性能；(2)具有较高的强度和抗粉化的能力；(3)具有较高的活性和稳定性；(4)抗毒能力强。

其操作参数是：操作压力3.0～4.0Mpa、空速1000～6000h-1、床层温度220～500℃。作用将气化装置输送来的粗煤气起变换催化作用，将CO、水蒸汽转换为CO2和H2，进过副线调节，达到合成甲醇所需要的CO含量。

催化剂装填和硫化：针对我装置变换炉结构及变换要求，上下段分别装填型号为QDB-03/04的催化剂，根据催化剂厂家建议，装填催化剂时，注意以下几点：①装填时，采用引流袋，将催化剂顺着引流袋流入，保证催化剂的垂直下落高度小于1米；每装填一定数量催化剂后，停止装填，将表面扒平，实现分层装填，防止催化剂疏密不均，影响生产中工艺气气流的均匀分布；②装填前，计算出瓷球装填高度；装填中进行测量，尤其是催化剂装填完成后，记录装填高度，利于计算堆积密度及与更换前对比，对分析运行情况有很大帮助。

催化剂硫化采用工艺气配低压氮气分阶段硫化，保证硫化效果，具体为：①由于本装置是水煤浆气化工艺，原料煤中硫含量一定，无法满足催化剂硫化所需H2S含量，所以我们通过向煤浆中添加硫磺，气化后，达到催化剂硫化所需H2S含量，保证触媒硫化效果，但缺点是硫化结束前工艺气放空，造成成本增加；②通过低压氮气配入量及进变换炉工艺气量，控制催化剂硫化速度，同时如发生床层温度无法控制时，可以退工艺气，加大氮气量，迅速降低床温；③每小时对变换炉进出口H2S含量取样分析，参照取样结果，分析硫化进行程度，并作出是否进行下一步操作。此次硫化共耗时42小时。

2 QDB-03/04催化剂运行总结

2.1 变换工艺流程简介

来自气化洗涤后的粗煤气，通过粗煤气废热锅炉进行降温，同时副产1.0MPa 饱和蒸汽；降温后的粗煤气经气液器将冷凝液与粗煤气分离，分离后，粗煤气被分成两部分，一部分气(占总气量1/3)作为调节CO含量的粗煤气，不经过变换炉；另一部分气(占总气量2/3) 又被分为两股，一股进入中温/蒸汽加热器，将粗煤气加热至运行压力下大于露点温度30℃(实际运行比露点温度高60℃左右)，进入变换炉(R2001)，另一股粗煤气不经中温/蒸汽加热器，通过调节阀进入变换炉，作为催化剂下层上部用气，利于调节下层催化剂床温。干气与水蒸汽在催化剂的作用发生反应，将工艺气中的CO含量降低。随后进入变换气废热锅炉降温，同时副产1.3MPa 饱和蒸汽；进过降温的变换气与调节CO含量的一部分粗煤气混合，配出合成甲醇所需的变换气，然后进入低压废热锅炉降温，同时副产0.5Mpa饱和蒸汽。最后通过换热器将变换气温度降至30℃左右，送至下游工段。

2.2 QDB-03/04催化剂运行情况

由于中温换热器(E2002)半残废运行(蒸汽侧泄漏，已隔离)，导致双炉运行期间变换炉入口温度调节阀及旁路全开，调节后最低温度至260℃，而控制指标在240-260℃，无法进一步降低入口温度，导致整个床层均处于偏高的温度运行，一定程度上影响到催化剂使用周期。催化剂运行初期，热点温度基本维持在460℃左右，满足工艺要求；从附表看出，催化剂运行2年后，上段温升开始下降，下段温升先升后降，床层最高点温度开始下降，说明高点温度处催化剂活性下降，运行至2015年11月，为保证变换率，提高变换炉入口温度TI2003；同时，关小入下层粗煤气调节阀TV2004开度，达到提高下层入口温度的目的，以满足生产需要。但催化剂活性已降低，床层温升处于下降趋势，根据全公司统一安排，2016年3月计划检修，更换整炉催化剂。卸出催化剂有一定程度的粉化，表明催化剂结构和性能发生了变化，导致活性下降。

3 结语

QDB-03/04催化剂活性稳定性，机械强度和生产需要均能满足需求，但在运行过程中及经过以上分析得出：(1)两段催化剂，其中上段催化剂床层温升下降并维持稳定后，说明上层催化剂活性已降低，需及时关注变换反应情况；(2)上层催化剂活性开始下降时，下层催化剂床层温升先上涨，说明变换反应剧烈，运行一段时间后，温升开始下降，说明催化剂活性开始下降，根据此炉催化剂运行周期，为以后生产提供宝贵的生产经验；(3)生产过程中，防止粗煤气中有液态水带入变换炉内，这点也尤为重要，如无法控制时，变换做紧急退气处理，保护催化剂。

[1]宋宪稳，吕洪浩,刘广利 .钴钼系催化剂超温运行原因分析[J].化肥设计,2006,(44-5).

[2]汤太平，杨瑞华.钴钼系催化剂活性降低的原因及对策[J].中氮肥,2000,(4).