甲醇合成催化剂应用小结

第52卷第3期化肥设计June 20142014年6月Chemical Fertilizer Design●41甲醇合成催化剂应用小结付邦琨(黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河化肥分公司,黑龙江伊春153103)摘要:介绍了黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河化肥分公司甲醇合成系统的工艺流程和主要设备;分析了甲醇合成塔第1炉催化剂使用过程中出现的问题;总结了第2炉催化剂使用过程中的优化措施及运行效果;提出了第2炉催化剂在甲醇装置开工率较低情况下的保护措施。关键词:甲醇合成;催化剂;应用doi : 10.3969/j. issn.1004 - 8901. 2014. 03. 012中图分类号: TQ426. 64.文献标识码:B文 章编号:1004 - 8901 (2014)03 -0041 -03Applicationand Summarization of Methanol Synthesis CatalystFU Bang- kun( Haolianghe Chemical Fertilizer Sub- company, Heilongjiang Beidahuang Agriculture Stock Company Ld.，Yichun Heilongjiang 153103 China)Abstract : Author has introduced the process flow and the main equipment of methanol synthesis system in Haolianghe Chemical Fertilizer Sub-compa-ny, Heilongjiang Beidahuang Agriculture Stock Company Ltd. ; has analyzed the existing problems in applying process of catalyst in the first furnace ofmethanol reactor; has summarized the optimized measure and the running effect in applying process of catalyst in the second furnace of methanol reactor;has presented the protecting measure under lower operating rate of methanol plant for catalyst of the second furnace.Key words:methanol synthesis; catalyst; applicationdoi;10. 3969/j. isn.1004 - 8901.2014.03.012黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河化肥贮罐,闪蒸气送火炬放空。分公司10万/a甲醇合成塔采用φ3400mm等温2主要设备规格及工艺指标反应器,第1炉甲醇合成催化剂运行2年,2008年大检修期间更换了甲醇合成催化剂，以下将合成催主要设备规格见表1,主要工艺指标见表2。化剂的使用、更换情况小结如下。表1主要设备规格1工艺流程序号设备名称规格1 甲醇合成塔φ内3 400 mm,H≈11 124 mm .甲醇合成气净化系统采用中温部分一氧化碳.反应管:φ38 mm x2 mm,n =4 741根,L =变换、中温有机硫水解、湿法脱硫、热钾碱脱碳、常6000mm,内装触媒:27.5m3温有机硫水解、常温氧化锌脱硫。为了节省工程投汽包φ1 200 mm,V=6 m3资,该净化装置由浩良河分公司2套闲置的合成氨3入塔气预热器 φμ1400 mm,H≈16152 mm .净化装置改造而来。换热管:φ14 x2 mm,n=3 760根,L=11 500 mm甲醇合成气经联合压缩机合成段压缩与甲醇3甲醇水冷器中内1200mm,L≈9736mm分离器来循环气混合,再经联压机循环段压缩,经换热管:19 mm x2 mm,n=1 737根,L =7000 mm,由循环气过滤器滤油后,进人塔气预热器预热后进换热面积:F =698. 1 m2人甲醇合成塔，出塔气经人塔气预热器预热甲醇合4甲醇分离器φ内2200 mm,H≈7935 mm,V≈21.34 m' ,内设成人塔气后进人甲醇水冷器、经甲醇分离器分离甲高效除沫网δ=150mm.醇和水后,循环气返回联合压缩机循环段压缩,循环使用。弛放气送合成氨净化装置- -低变前。甲作者简介:付邦琨(1978年-),男,黑龙江伊春人,2001年毕业于齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业,工程师,现从事甲醇装置生产技醇分离器内的粗甲醇经闪蒸槽闪蒸后送往粗甲醇术管理工作。●42●化肥设计2014年第52卷续表人塔气量突然增大,合成塔人口温度有降低的过序号设备名称规格程,低温反应气进人催化剂床层时易产生石蜡。停.联合压缩机M-17/22 - 47.6-63/47.5 -51.5,附电机:车阶段,系统置换不及时、不彻底,残余的C0、H2通N=1600 kW过合成塔低温反应区也易产生石蜡。合成段:Q = 19860 m2/h,循环段:Q= 153 5803.2粗甲醇中乙醇含量过高m'/h甲醇合成塔导投料1个月后,我公司开始分析6循环器过滤器DNI800mm,H≈7500mm,内设微滤膜、超粗甲醇中的乙醇含量,分析结果始终较高,平均达滤膜到1 500 mg/kg以上，最高达到5000 mg/kg以上,使表2主要工艺指标得一段时间内精甲醇产品中乙醇含量高达200 mg/kg之上,不仅增加了精馏过程的消耗,而且降低了甲第1炉第2炉催化剂序号项目催化剂(110%负荷)醇产品在市场上的竞争力。合成塔压差/kPa .< 200150粗甲醇中的乙醇含量是判断甲醇合成反应副2合成塔 人口压力/MPa4.5.5反应多少的主要依据。我公司甲醇开车以来的半年内,由于装置稳定性能较差,开停车及加减负荷3弛放 气压力/MPa .4.4.3频繁,气体组分经常波动,甲醇水冷器结蜡严重,4合成塔入口温度/C195 ~ 220196~ 197粗甲醇中乙醇含量过高也是难以避免的。随着甲5合 成塔出口温度/C220 ~ 26024醇装置运行稳定性的提高,粗甲醇中的乙醇含量6合成塔壳层炉水温度/C 220 ~26022逐渐降低至1 500 mg/kg以下,精甲醇中的乙醇含7人塔气CO含量/%6~85~7量也降至50mg/kg以下,能够达到产品出口的质8人塔气CO2含量/%2~64~6量要求。3.3甲醇合 成塔压差过高3第1炉催化剂运行中出现的问题甲醇催化剂使用1年后,甲醇合成塔压差逐渐升高,经常超过设备要求的工艺指标250kPa。为了3.1甲醇水冷器结蜡2006年11月3日甲醇合成塔开始投入生产，降低压差,被迫增大弛放气量,打开联压机循环段初始温度198 ~199 C,运行2个月后,甲醇水冷器近路,控制较高的氢碳比，严重时造成系统减负荷结蜡严重,甲醇分离器出口温度高达45C,系统难运行。以上一些做法,最终导致甲醇联压机功耗增以运行,被迫停车疏通水冷器列管。后来多次打开大,吨甲醇耗新鲜气量增大。造成甲醇合成塔压差大的原因主要有以下几个原因。水冷器检查,结蜡程度逐渐减轻，至催化剂运行4(1).人塔气体组分不稳定,其中碳含量或惰性个月后,甲醇合成塔人口温度提高到210 C以上，出气体含量高限波动时,造成合成塔压差高。口温度233C以上,甲醇水冷器不再结蜡。(2)催化剂粉碎。开停车及负荷调整频繁,造经过分析以及对其他厂家相似装置情况的了成部分触媒粉化,从合成塔出口管线导淋、甲醇分解,同时与第2炉催化剂使用3个月的情况进行比离器导淋以及与精馏塔底部等发现很多催化剂粉较,得出甲醇水冷器结蜡的主要原因。末。催化剂粉碎增大了催化剂床层阻力,造成合成(1)系统铁杂质多。开车初期合成塔人口温度塔压差过高。较低,联压机及合成塔人口管道材质均为碳钢，系(3)合成塔内气体偏流。更换催化剂时发现，统铁杂质清除不彻底,原料气中的CO与铁反应生合成塔上保护层被吹翻,高速气流在合成塔上部中成Fe(CO),羰基铁,具备了产生石蜡的条件。间位置形成一-个催化剂包,导致合成塔中部占总数(2)合成塔人口气体组分的影响。受甲醇净化-半的列管阻力增大,入塔气必然走偏流,造成合系统操作等因素的影响,人塔气组分波动大,CO含成塔压差增大。量经常严重超过工艺指标,造成副反应增多,生成4第1 炉催化剂扒除及装填问题;脂肪烃类机会增多,结蜡也就增多。(3)开停车频繁。甲醇装置开车4个月内,甲4.1催化剂钝化不好醇合成塔运行周期平均5天,频繁的开停车使甲醇催化剂钝化结束后打开合成塔卸料口及合成水冷器列管内壁结蜡。合成塔投料开车阶段,由于塔出口法兰,卸出合成塔管内的催化剂时发现催化第3期付邦琨甲醇合成催化剂应用小结●43●剂钝化不好,尤其是合成塔中间区域列管内的催化进行了装置考核,全装置生产能力达到设计能力的剂很热，我们分析造成催化剂钝化效果较差的原因110%，创造了月产超过1万t精甲醇的新纪录,各如下。项消耗指标均较低。粗甲醇质量很好,乙醇含量在(1)钝化用压缩空气压力低,空气加入位置在100 mg/kg以下,精甲醇的乙醇含量在15 mg/kg以联压机循环段人口,而联压机循环段压缩比较小，下。目前合成催化剂在人口温度为198~199 C,累.只有1. 08 ,造成催化剂钝化期间系统压力较低，循计运行已13个月,共生产甲醇11.5万t, 催化剂活环量小,钝化效果不好。公司拟于下次催化剂钝化性及选择性均较好,精甲醇质量达到国标优级,含时将加空气位置改为联压机合成段入口,这样钝化醇废水中仅见少许石蜡。时系统压力能够得到提高。(2)合成催化剂保护层吹翻，钝化空气偏流,导6第2炉催化剂长停状况下的保护措施致阻力大的催化剂列管钝化效果差。2009年以来,甲醇市场不好，公司甲醇装置开4.2 合成塔列管内小瓷球和催化剂被卡工率低至不足20% , 每年有9个月以上处于长期停合成塔卸料口及气体出口法兰打开后,几乎全车状态。为了更好地保护甲醇催化剂，公司采取了部4 741根列管内的小瓷球及催化剂被卡住,在合以下措施。成塔外壁安装振荡器震动仍无效，必须用自制工具(1)延长停车时系统置换时间,提高合成塔催-根一根地捅出。因塔内作业空间狭小、环境差,化剂床层停车置换时的分析标准,由正常生产时的该问题增加了巨大的工作量,导致催化剂卸出严重(H2 +CO + CO2)%≤0.5%,提高到(H2 +CO +超出计划时间,影响了公司的生产及检修计划。小CO2)%≤0.2%,尽可能地除去甲醇催化剂床层的瓷球和催化剂被卡在列管内可能与合成塔压差过有害气体。大或装填质量有关系，目前难以定性分析,只能在(2)长停期间,在甲醇合成塔前循环气过滤器今后的生产实践中积累经验了。出口法兰和合成塔出口短接法兰处加临时盲板,甲4.3催化剂装填的优化醇合成塔封塔,充置换氮气并保持压力在0.2 MPa(1)降低合成塔.上部保护层高度,将第1次装以上,以保护甲醇催化剂。填的350mm改为220mm,为了防止保护层被吹翻,我公司甲醇装置尽管开工率较低,但甲醇催化保护层.上铺设不锈钢网,不锈钢网上再压上高度为剂保护措施得当,预计使用寿命将大大超过第1炉100mm的φ50mm瓷球。催化剂。(2)合成塔外璧安装2层共6个振荡器,在催7结语化剂装填时多次震动,防止催化剂架桥。由于甲醇装置开工率较低,浩良河公司于20095第2 炉催化剂使用情况年实施了合成氨增产扩能改造工程将甲醇装置富第2炉催化剂的主要工艺指标及其与第1炉催余的合成气改去生产合成氨,减轻了甲醇装置的运化剂工艺指标的对比见表2。营压力。第2炉催化剂低负荷生产期之后,对甲醇装置收稿日期: 2013-09-21行业信息中衡骏化公司拟投资建设新疆呼图壁煤炭分质利用氨烃联产项目河南骏马化工有限公司和河南弘康实业有限公司设立的中衡骏化能源科技股份有限公司拟投资建设煤炭分质利用氨烃联产项目。该项目一期工程位于新疆昌吉州呼图壁县天山工业园煤化工产业区的西北部区域,总占地约为194公顷,工程总投资982603万元,建设周期为2014至2016年。项目利用新疆昌吉州呼图壁县丰富的煤炭资源,以煤为原料建设氨烃联产装置,主体工程包括30万Va合成氨.52万Va尿素.10万Va三聚氰胺.20万Va焦油加氢、40万Va混合芳烃装置及自备热电站。项目配套工程包括空压给排水、供热、储运、供配电、消防、自控通信等辅助设施。(汪家铭)