28小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)2005年第26卷第3期甲醇合成催化劑使用小結(jié)張玉玲(青島堿業(yè)股份有限公司天柱化肥分公司266700)摘要簡述了 Cam型甲醇合成催化劑的升溫還原及使用情況,并提出幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞甲醇催化劑使用小結(jié)1前言4催化劑的升溫還原2001年，青島堿業(yè)天柱化肥分公司為了解決甲醇合成塔內(nèi)裝填南化集團(tuán)公司研究院研凈化工序能力不足問題,增強(qiáng)市場抗風(fēng)險能力,建究、生產(chǎn)的Cxm型甲醇催化劑14.25t。 Cxm 型甲醇設(shè)-套2x 104/a甲醇裝置,采用杭州林達(dá)公司的催化劑的主要成分是氧化銅。氧化銅需還原成單φ1 200合成塔內(nèi)件,使用南化公司的Cxn型催化質(zhì)銅才有催化活性。為了有效還原好催化劑,我劑,于2001年12月一次投產(chǎn)成功,日產(chǎn)能力達(dá)到們公司組織人員與催化劑廠技術(shù)人員進(jìn)行交流90t以上，取得了非常好的效益，達(dá)到了預(yù)期目的，研究。根據(jù)本廠實(shí)際情況,最終決定采用高氫還該塔催化劑- -直使用至今仍然有較好活性。原方案,使用精煉氣作為還原工藝氣體,預(yù)先制2甲醇工藝流程定了嚴(yán)密的升溫還原方案(表2)。甲醇合成工藝流程圖見圖1。從壓縮來的氣表2 Cam 型催化劑升溫還原方案體由醇前入口閥控制進(jìn)入油分,分離油污雜質(zhì),時間熱點(diǎn)升溫水汽出水階段實(shí)際/溫度速率力，濃度量分離后的氣體由主閥、副閥控制分兩路進(jìn)入合成積累(C) (C)MPa) (h~)(gNm) (kgh)(h)塔,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇。反應(yīng)后的氣升溫I 212~6025~30 5 >3 400體自塔底出來進(jìn)人水冷卻器冷卻,冷卻后的氣體I 3/5 60~80 <10 5 >3400 <1.5 40進(jìn)人醇分分離甲醇,分離下的甲醇由閥門控制送I 25/30 80~105 <2 5 >3400 <2.0 60往精餾中間槽，氣體-路經(jīng)水洗塔進(jìn)行洗滌后,還原初期10/40 105-125 <55 >3400 <2.0 60送往銅洗工序,洗滌下的稀甲醇送往精餾稀甲醇遜主期I 12/52 125-160 <55 >3400 <2.0 6(槽;出醇分后另一路氣體進(jìn)人循環(huán)機(jī),經(jīng)提壓后I 10/62 160-200 <55 >3400 <2.0 6C進(jìn)入油分,與壓縮來的氣體匯合進(jìn)行下一-循環(huán)。I 3/65 200~230 10 5 >3400 <1.0 25原料氣[油分下一+合成塔一+水冷器還原未期3/68 230~240 <55 >3 400降溫1/69 240~200 10換氣20010~13循環(huán)機(jī)]水洗塔←_ 醇分去銅洗淡甲醇↓去精餾2001-12- 24T4:15系統(tǒng)置換合格(O2≤<0.2%)后,電爐通電開始催化劑升溫還原。催化劑的升圖1甲醇合成工藝流程圖溫還原按照預(yù)定方案進(jìn)行,并根據(jù)出水的實(shí)際情3主要設(shè)備規(guī)格( 見表1)況調(diào)節(jié)升溫速率，還原時系統(tǒng)壓力控制在表1主要設(shè)備規(guī)格5.0MPa。催化劑層溫度升到74C時,有少量水出設(shè)備名稱設(shè)備規(guī)格數(shù)量(臺)現(xiàn),調(diào)節(jié)電爐,控制升溫速率<10C/h。熱點(diǎn)溫度油分離器DN1 000 H=6 941mm合成塔DN1 200 H=17 610mm升到81.6C時，出水進(jìn)入旺期。為保證空速,開2醇分離器DN1 000 H=6 650mm臺5.5m/min的循環(huán)機(jī)，在正常還原的條件下,只水洗塔DN1 000 H=9 565mm水冷器6355x 2100 x 3500mm F=200m’有氧化銅還原，這是一一個強(qiáng)放熱反應(yīng),反應(yīng)式: .循環(huán)機(jī)5.5m2/minCuO+H2= =Cu+H20+86.7kJ/mol ,還(下轉(zhuǎn)第38頁)方方數(shù)據(jù)38小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)2005年第26卷化熱為2 483kJ/kg。配置的電加熱為1 200kW)1 263.82-1 020=243.82kW.h則每小時平均所需熱量為:在還原操作中解決方法, . -是在還原主前期1)催化劑還原所需熱量為:適當(dāng)降低循環(huán)量,提高水汽濃度,一般來說在升FegO.+4H2= =3Fe+4H20(氣)- I8.17x 104kJ/kmo),溫結(jié)束轉(zhuǎn)人主前期時,此時的催化劑可視為全氧按每小時出水875kg計(jì)算其反應(yīng)吸熱(Q1)為:化態(tài)型，水汽濃度略高些對催化劑的影響甚少Q(mào)=18.17 x 104 /(4x 18)x87.5x 1/3 600(有關(guān)材料介紹這階段可控制在3 ~ 5g/m23左右),=61.34kW.h隨著時間和還原度的增加,逐步降低。二是利用2)因?yàn)檫€原反應(yīng)生成的是液態(tài)水,故而水的反應(yīng)熱,從氨的合成反應(yīng)化學(xué)方程式可得知:汽化熱量為(Q2):N+3H2- +2NH3+10.868 x 10 kJQz=87.5 x 2483/3 600=60.35kW.h折算成電能則為(每1kW .h所放出的熱量為3)循環(huán)氣帶走的熱量(Q,):3 603kJ)Q=5 000x 9.62/22.4x 31.5 x60x 1/3 600每kgNH;=(10.868 x 10)/(2x 17 x3603)=1 127.34kW.h=0.887kW.h4)內(nèi)件和催化劑升溫所需熱量為(QJ):所以在還原度> 40%時,為避免過多的損失Q=(31 746 x 0.586+16 000 x 0.502)x 2/3 600還原時間，可考慮選擇隨著還原度的進(jìn)- - 步增=14.79kW.h加,而逐步微加壓,利用反應(yīng)熱的增加來加大空EQ總=Q1+Q2+Q3+Q4速,降低水汽濃度,提拉底部溫度。此時,上述的=61.34+60.35+1 127.34+14.79適宜H2含量與傳統(tǒng)的高氫還原相比,氣體成份不.=1 263.82kW.h需作很大的調(diào)整即可滿足要求,可適當(dāng)降低原料考慮到電加熱器的安全操作因素,按額定功消耗,降低還原成本,縮短還原時間,最終獲得較率的85%計(jì)則實(shí)際功率為:1 200 x 0.85=1 020kW.h為理想的催化劑活性。正常還原與實(shí)際提供的熱量缺口為:(收稿日期:2005-03-02)***************.***************(上接第28頁)原過程中，當(dāng)空速和氫濃度恒定(3 )整個過程盡量控制在低溫下出水。時,還原速度主要取決于溫度,因此溫度的提升(4)實(shí)際的升溫速率必須根據(jù)出水的實(shí)際情應(yīng)小心謹(jǐn)慎,不可操之過急,實(shí)際的升溫速率根況來控制。據(jù)出水的實(shí)際情況控制，嚴(yán)格控制同平面溫差(5)還原過程中必須控制同平面溫差,同平<10C ,升溫還原共歷時69h, 實(shí)際升溫還原曲線面溫差>10時應(yīng)恒溫，待同平面溫差縮小甚至與計(jì)劃還原曲線見圖2。消除以后再往下進(jìn)行。250- -實(shí)際溫度(6)操作過程中,壓力要穩(wěn),切忌提溫、提壓s200-計(jì)劃溫度兩者并用。(7)還原過程中,CO2≥3%系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行置換。觀100E(8)換氣后先進(jìn)行輕負(fù)荷生產(chǎn),不少于48h。506使用情況20 3040 50““ 60“ 70時間(h)該聯(lián)醇裝置投產(chǎn)以后,有效地解決了凈化能圖2 C2 催化劑升溫還原曲線力不足的問題,取得了非常好的效益。在實(shí)際生5升溫還原小結(jié)產(chǎn)中,該催化劑表現(xiàn)出非常好的活性,至今已連(1)升溫還原操作總的原則是要掌握“兩高、續(xù)運(yùn)行1 100多天。催化劑熱點(diǎn)溫度在(268 土兩低、兩穩(wěn)、兩控”。5)C，日產(chǎn)平均在90t以上,CO轉(zhuǎn)化率高達(dá)80%(2)60C開始試放水，并做水汽濃度分析。以上。鑒于目前甲醇市場價位居高不下,因?yàn)樾?0C后進(jìn)人出水旺期。為保證空速，開2臺益好,在2003年,又?jǐn)U建一套同樣聯(lián)醇裝置,仍5.5m2/min的循環(huán)機(jī),若只開1臺,則相應(yīng)提高壓使用Cxm型催化劑。力并減分搬始速率。(收稿日期:2005-05-24)