甲醇合成催化劑應用小結

第52卷第3期化肥設計June 20142014年6月Chemical Fertilizer Design●41甲醇合成催化劑應用小結付邦琨(黑龍江北大荒農業(yè)股份有限公司浩良河化肥分公司,黑龍江伊春153103)摘要:介紹了黑龍江北大荒農業(yè)股份有限公司浩良河化肥分公司甲醇合成系統的工藝流程和主要設備;分析了甲醇合成塔第1爐催化劑使用過(guò)程中出現的問(wèn)題;總結了第2爐催化劑使用過(guò)程中的優(yōu)化措施及運行效果;提出了第2爐催化劑在甲醇裝置開(kāi)工率較低情況下的保護措施。關(guān)鍵詞:甲醇合成;催化劑;應用doi : 10.3969/j. issn.1004 - 8901. 2014. 03. 012中圖分類(lèi)號: TQ426. 64.文獻標識碼:B文 章編號: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黑龍江北大荒農業(yè)股份有限公司浩良河化肥貯罐,閃蒸氣送火炬放空。分公司10萬(wàn)/a甲醇合成塔采用φ3400mm等溫2主要設備規格及工藝指標反應器,第1爐甲醇合成催化劑運行2年,2008年大檢修期間更換了甲醇合成催化劑，以下將合成催主要設備規格見(jiàn)表1,主要工藝指標見(jiàn)表2?；瘎┑氖褂?、更換情況小結如下。表1主要設備規格1工藝流程序號設備名稱(chēng)規格1 甲醇合成塔φ內3 400 mm,H≈11 124 mm .甲醇合成氣凈化系統采用中溫部分一氧化碳.反應管:φ38 mm x2 mm,n =4 741根,L =變換、中溫有機硫水解、濕法脫硫、熱鉀堿脫碳、常6000mm,內裝觸媒:27.5m3溫有機硫水解、常溫氧化鋅脫硫。為了節省工程投汽包φ1 200 mm,V=6 m3資,該凈化裝置由浩良河分公司2套閑置的合成氨3入塔氣預熱器 φμ1400 mm,H≈16152 mm .凈化裝置改造而來(lái)。換熱管:φ14 x2 mm,n=3 760根,L=11 500 mm甲醇合成氣經(jīng)聯(lián)合壓縮機合成段壓縮與甲醇3甲醇水冷器中內1200mm,L≈9736mm分離器來(lái)循環(huán)氣混合,再經(jīng)聯(lián)壓機循環(huán)段壓縮,經(jīng)換熱管:19 mm x2 mm,n=1 737根,L =7000 mm,由循環(huán)氣過(guò)濾器濾油后,進(jìn)人塔氣預熱器預熱后進(jìn)換熱面積:F =698. 1 m2人甲醇合成塔，出塔氣經(jīng)人塔氣預熱器預熱甲醇合4甲醇分離器φ內2200 mm,H≈7935 mm,V≈21.34 m' ,內設成人塔氣后進(jìn)人甲醇水冷器、經(jīng)甲醇分離器分離甲高效除沫網(wǎng)δ=150mm.醇和水后,循環(huán)氣返回聯(lián)合壓縮機循環(huán)段壓縮,循環(huán)使用。弛放氣送合成氨凈化裝置- -低變前。甲作者簡(jiǎn)介:付邦琨(1978年-),男,黑龍江伊春人,2001年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè),工程師,現從事甲醇裝置生產(chǎn)技醇分離器內的粗甲醇經(jīng)閃蒸槽閃蒸后送往粗甲醇術(shù)管理工作?！?2●化肥設計2014年第52卷續表人塔氣量突然增大,合成塔人口溫度有降低的過(guò)序號設備名稱(chēng)規格程,低溫反應氣進(jìn)人催化劑床層時(shí)易產(chǎn)生石蠟。停.聯(lián)合壓縮機M-17/22 - 47.6-63/47.5 -51.5,附電機:車(chē)階段,系統置換不及時(shí)、不徹底,殘余的C0、H2通N=1600 kW過(guò)合成塔低溫反應區也易產(chǎn)生石蠟。合成段:Q = 19860 m2/h,循環(huán)段:Q= 153 5803.2粗甲醇中乙醇含量過(guò)高m'/h甲醇合成塔導投料1個(gè)月后,我公司開(kāi)始分析6循環(huán)器過(guò)濾器DNI800mm,H≈7500mm,內設微濾膜、超粗甲醇中的乙醇含量,分析結果始終較高,平均達濾膜到1 500 mg/kg以上，最高達到5000 mg/kg以上,使表2主要工藝指標得一段時(shí)間內精甲醇產(chǎn)品中乙醇含量高達200 mg/kg之上,不僅增加了精餾過(guò)程的消耗,而且降低了甲第1爐第2爐催化劑序號項目催化劑(110%負荷)醇產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競爭力。合成塔壓差/kPa .< 200150粗甲醇中的乙醇含量是判斷甲醇合成反應副2合成塔 人口壓力/MPa4.5.5反應多少的主要依據。我公司甲醇開(kāi)車(chē)以來(lái)的半年內,由于裝置穩定性能較差,開(kāi)停車(chē)及加減負荷3弛放 氣壓力/MPa .4.4.3頻繁,氣體組分經(jīng)常波動(dòng),甲醇水冷器結蠟嚴重,4合成塔入口溫度/C195 ~ 220196~ 197粗甲醇中乙醇含量過(guò)高也是難以避免的。隨著(zhù)甲5合 成塔出口溫度/C220 ~ 26024醇裝置運行穩定性的提高,粗甲醇中的乙醇含量6合成塔殼層爐水溫度/C 220 ~26022逐漸降低至1 500 mg/kg以下,精甲醇中的乙醇含7人塔氣CO含量/%6~85~7量也降至50mg/kg以下,能夠達到產(chǎn)品出口的質(zhì)8人塔氣CO2含量/%2~64~6量要求。3.3甲醇合 成塔壓差過(guò)高3第1爐催化劑運行中出現的問(wèn)題甲醇催化劑使用1年后,甲醇合成塔壓差逐漸升高,經(jīng)常超過(guò)設備要求的工藝指標250kPa。為了3.1甲醇水冷器結蠟2006年11月3日甲醇合成塔開(kāi)始投入生產(chǎn)，降低壓差,被迫增大弛放氣量,打開(kāi)聯(lián)壓機循環(huán)段初始溫度198 ~199 C,運行2個(gè)月后,甲醇水冷器近路,控制較高的氫碳比，嚴重時(shí)造成系統減負荷結蠟嚴重,甲醇分離器出口溫度高達45C,系統難運行。以上一些做法,最終導致甲醇聯(lián)壓機功耗增以運行,被迫停車(chē)疏通水冷器列管。后來(lái)多次打開(kāi)大,噸甲醇耗新鮮氣量增大。造成甲醇合成塔壓差大的原因主要有以下幾個(gè)原因。水冷器檢查,結蠟程度逐漸減輕，至催化劑運行4(1).人塔氣體組分不穩定,其中碳含量或惰性個(gè)月后,甲醇合成塔人口溫度提高到210 C以上，出氣體含量高限波動(dòng)時(shí),造成合成塔壓差高?？跍囟?33C以上,甲醇水冷器不再結蠟。(2)催化劑粉碎。開(kāi)停車(chē)及負荷調整頻繁,造經(jīng)過(guò)分析以及對其他廠(chǎng)家相似裝置情況的了成部分觸媒粉化,從合成塔出口管線(xiàn)導淋、甲醇分解,同時(shí)與第2爐催化劑使用3個(gè)月的情況進(jìn)行比離器導淋以及與精餾塔底部等發(fā)現很多催化劑粉較,得出甲醇水冷器結蠟的主要原因。末。催化劑粉碎增大了催化劑床層阻力,造成合成(1)系統鐵雜質(zhì)多。開(kāi)車(chē)初期合成塔人口溫度塔壓差過(guò)高。較低,聯(lián)壓機及合成塔人口管道材質(zhì)均為碳鋼，系(3)合成塔內氣體偏流。更換催化劑時(shí)發(fā)現，統鐵雜質(zhì)清除不徹底,原料氣中的CO與鐵反應生合成塔上保護層被吹翻,高速氣流在合成塔上部中成Fe(CO),羰基鐵,具備了產(chǎn)生石蠟的條件。間位置形成一-個(gè)催化劑包,導致合成塔中部占總數(2)合成塔人口氣體組分的影響。受甲醇凈化-半的列管阻力增大,入塔氣必然走偏流,造成合系統操作等因素的影響,人塔氣組分波動(dòng)大,CO含成塔壓差增大。量經(jīng)常嚴重超過(guò)工藝指標,造成副反應增多,生成4第1 爐催化劑扒除及裝填問(wèn)題;脂肪烴類(lèi)機會(huì )增多,結蠟也就增多。(3)開(kāi)停車(chē)頻繁。甲醇裝置開(kāi)車(chē)4個(gè)月內,甲4.1催化劑鈍化不好醇合成塔運行周期平均5天,頻繁的開(kāi)停車(chē)使甲醇催化劑鈍化結束后打開(kāi)合成塔卸料口及合成水冷器列管內壁結蠟。合成塔投料開(kāi)車(chē)階段,由于塔出口法蘭,卸出合成塔管內的催化劑時(shí)發(fā)現催化第3期付邦琨甲醇合成催化劑應用小結●43●劑鈍化不好,尤其是合成塔中間區域列管內的催化進(jìn)行了裝置考核,全裝置生產(chǎn)能力達到設計能力的劑很熱，我們分析造成催化劑鈍化效果較差的原因110%，創(chuàng )造了月產(chǎn)超過(guò)1萬(wàn)t精甲醇的新紀錄,各如下。項消耗指標均較低。粗甲醇質(zhì)量很好,乙醇含量在(1)鈍化用壓縮空氣壓力低,空氣加入位置在100 mg/kg以下,精甲醇的乙醇含量在15 mg/kg以聯(lián)壓機循環(huán)段人口,而聯(lián)壓機循環(huán)段壓縮比較小，下。目前合成催化劑在人口溫度為198~199 C,累.只有1. 08 ,造成催化劑鈍化期間系統壓力較低，循計運行已13個(gè)月,共生產(chǎn)甲醇11.5萬(wàn)t, 催化劑活環(huán)量小,鈍化效果不好。公司擬于下次催化劑鈍化性及選擇性均較好,精甲醇質(zhì)量達到國標優(yōu)級,含時(shí)將加空氣位置改為聯(lián)壓機合成段入口,這樣鈍化醇廢水中僅見(jiàn)少許石蠟。時(shí)系統壓力能夠得到提高。(2)合成催化劑保護層吹翻，鈍化空氣偏流,導6第2爐催化劑長(cháng)停狀況下的保護措施致阻力大的催化劑列管鈍化效果差。2009年以來(lái),甲醇市場(chǎng)不好，公司甲醇裝置開(kāi)4.2 合成塔列管內小瓷球和催化劑被卡工率低至不足20% , 每年有9個(gè)月以上處于長(cháng)期停合成塔卸料口及氣體出口法蘭打開(kāi)后,幾乎全車(chē)狀態(tài)。為了更好地保護甲醇催化劑，公司采取了部4 741根列管內的小瓷球及催化劑被卡住,在合以下措施。成塔外壁安裝振蕩器震動(dòng)仍無(wú)效，必須用自制工具(1)延長(cháng)停車(chē)時(shí)系統置換時(shí)間,提高合成塔催-根一根地捅出。因塔內作業(yè)空間狹小、環(huán)境差,化劑床層停車(chē)置換時(shí)的分析標準,由正常生產(chǎn)時(shí)的該問(wèn)題增加了巨大的工作量,導致催化劑卸出嚴重(H2 +CO + CO2)%≤0.5%,提高到(H2 +CO +超出計劃時(shí)間,影響了公司的生產(chǎn)及檢修計劃。小CO2)%≤0.2%,盡可能地除去甲醇催化劑床層的瓷球和催化劑被卡在列管內可能與合成塔壓差過(guò)有害氣體。大或裝填質(zhì)量有關(guān)系，目前難以定性分析,只能在(2)長(cháng)停期間,在甲醇合成塔前循環(huán)氣過(guò)濾器今后的生產(chǎn)實(shí)踐中積累經(jīng)驗了。出口法蘭和合成塔出口短接法蘭處加臨時(shí)盲板,甲4.3催化劑裝填的優(yōu)化醇合成塔封塔,充置換氮氣并保持壓力在0.2 MPa(1)降低合成塔.上部保護層高度,將第1次裝以上,以保護甲醇催化劑。填的350mm改為220mm,為了防止保護層被吹翻,我公司甲醇裝置盡管開(kāi)工率較低,但甲醇催化保護層.上鋪設不銹鋼網(wǎng),不銹鋼網(wǎng)上再壓上高度為劑保護措施得當,預計使用壽命將大大超過(guò)第1爐100mm的φ50mm瓷球。催化劑。(2)合成塔外璧安裝2層共6個(gè)振蕩器,在催7結語(yǔ)化劑裝填時(shí)多次震動(dòng),防止催化劑架橋。由于甲醇裝置開(kāi)工率較低,浩良河公司于20095第2 爐催化劑使用情況年實(shí)施了合成氨增產(chǎn)擴能改造工程將甲醇裝置富第2爐催化劑的主要工藝指標及其與第1爐催余的合成氣改去生產(chǎn)合成氨,減輕了甲醇裝置的運化劑工藝指標的對比見(jiàn)表2。營(yíng)壓力。第2爐催化劑低負荷生產(chǎn)期之后,對甲醇裝置收稿日期: 2013-09-21行業(yè)信息中衡駿化公司擬投資建設新疆呼圖壁煤炭分質(zhì)利用氨烴聯(lián)產(chǎn)項目河南駿馬化工有限公司和河南弘康實(shí)業(yè)有限公司設立的中衡駿化能源科技股份有限公司擬投資建設煤炭分質(zhì)利用氨烴聯(lián)產(chǎn)項目。該項目一期工程位于新疆昌吉州呼圖壁縣天山工業(yè)園煤化工產(chǎn)業(yè)區的西北部區域,總占地約為194公頃,工程總投資982603萬(wàn)元,建設周期為2014至2016年。項目利用新疆昌吉州呼圖壁縣豐富的煤炭資源,以煤為原料建設氨烴聯(lián)產(chǎn)裝置,主體工程包括30萬(wàn)Va合成氨.52萬(wàn)Va尿素.10萬(wàn)Va三聚氰胺.20萬(wàn)Va焦油加氫、40萬(wàn)Va混合芳烴裝置及自備熱電站。項目配套工程包括空壓給排水、供熱、儲運、供配電、消防、自控通信等輔助設施。(汪家銘)