孟祥玉
（兖州煤业榆林能化有限公司，陕西 榆林719002）
［摘 要］ 兖州煤业榆林能化有限公司甲醇厂600 kt/a甲醇装置甲醇合成系统采用的是德国鲁奇公司的“气冷串水冷反应器甲醇合成工艺”技术，迄今共使用过5炉不同类型的甲醇合成催化剂。介绍每一炉甲醇合成催化剂的物化特性及使用情况，重点阐述第4炉、第5炉甲醇合成催化剂使用过程中针对前3炉甲醇合成催化剂使用中存在的问题所进行的探索和改进。通过多类型甲醇合成催化剂运行经验的总结，探索出适合榆林能化甲醇装置的最优甲醇合成催化剂搭配使用方案，以期达到高产高效的目的，并为同类型甲醇装置的运行提供一些参考和借鉴。
［关键词］ 甲醇合成催化剂；水冷反应器；气冷反应器；催化剂物化特性；运行情况；结蜡；粉化；探索与改进
［中图分类号］ TQ223.12+1［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）06-0010-04
0 引 言
兖州煤业榆林能化有限公司（以下简称榆林能化）甲醇厂600 kt/a甲醇装置甲醇合成系统采用的是德国鲁奇公司的“气冷串水冷反应器甲醇合成工艺”技术。低温甲醇洗系统净化后的工艺气，经联合压缩机组加压后，在压力8.28 MPa、温度210～260 ℃、铜基催化剂作用下反应生成粗甲醇。甲醇装置自2008年投产以来，为满足生产所需，迄今已使用了5炉甲醇合成催化剂（简称催化剂），即为了实现产量、效益最大化，使用不同类型的催化剂，在不断的运行实践中摸索与总结出了一套适应本装置的甲醇合成催化剂搭配使用方案。以下就甲醇合成催化剂搭配使用的整个探索过程作一介绍。
1 甲醇合成催化剂使用情况
1.1 第1炉催化剂
第1炉催化剂选用的是德国南方化学集团公司生产的科莱恩C79-7GL型进口甲醇合成催化剂，自2008年12月28日使用至2012年6月12日，共运行1 175 d，共生产精甲醇1 273.881 kt。
1.1.1 催化剂（C79-7GL）的主要物化特性
甲醇合成催化剂型号为C79-7GL；催化剂形状为片状，尺寸6 mm×4 mm；主要成分（质量分数，下同）CuO 61%、ZnO 28%、Al2O3 11%；粉碎强度475 N/cm；物理水含量1.3%，化学水含量160 kg/m3；堆密度1.1 kg/L。
1.1.2 C79-7GL型催化剂的应用情况
（1）2008年12月，C79-7GL型甲醇合成催化剂投用，2008年12月—2009年8月，系统50%负荷运行，日产精甲醇1 000 t，通过控制汽包压力来控制催化剂床层温度，一般将催化剂床层温度控制在220 ℃，此时汽包压力为2.2 MPa。从2009年8月31日开始，合成系统接变换气量增至23×104 m3/h，日产精甲醇增至1 950 t，催化剂床层温度控制在228 ℃，汽包压力为2.0 MPa。
（2）2010年1月，催化剂床层温度控制在230～235 ℃，汽包压力在2.1～2.5 MPa，日产精甲醇1 950 t；2010年6月，催化剂床层温度控制在235～242 ℃，汽包压力为2.5 MPa，日产精甲醇1 900 t。
（3）2011年2月，汽包压力设置在2.5 MPa，催化剂床层温度控制在242～245 ℃；2011年5月，汽包压力设置在2.3 MPa，催化剂床层温度控制在245～250 ℃；2011年8月，汽包压力设置在2.4 MPa，催化剂床层温度控制在250～260 ℃；2011年11月，汽包压力设置在3.1 MPa，催化剂床层温度控制在260～270 ℃；日产精甲醇1 975 t。
（4）2012年2月，汽包压力设置在3.5 MPa，催化剂床层温度控制在270～275 ℃；2012年3月，汽包压力设置在3.6 MPa，催化剂床层温度控制在275～280 ℃；2012年4月，汽包压力设置在3.7 MPa，催化剂床层温度控制在275～280 ℃；2012年5月，汽包压力设置在3.9 MPa，催化剂床层温度控制在280～285 ℃；日产精甲醇1 750 t。
（5）水冷反应器及气冷反应器旧催化剂卸出过程中分别取样送至南方化学世德催化剂（南京）有限公司进行铁含量检测，结果显示：水冷反应器所装填催化剂铁含量为0.084%（上部）/0.087%（下部），气冷反应器所装填催化剂铁含量为0.003%（上部）/0.005%（下部）。
1.2 第2炉催化剂
第2炉催化剂选用的是英国庄信万丰的JM51-7S型进口甲醇合成催化剂，自2012年7月使用至2014年6月，共使用700 d，生产精甲醇1 219.5 kt。
1.2.1 催化剂（JM51.7S）的主要物化特性
甲醇合成催化剂型号为庄信万丰的JM51-7S；催化剂形状为圆柱状颗粒，尺寸5.4 mm×3.6 mm；主要成分CuO 64%、Al2O3 10%、ZnO 24%、MgO 2%，其中部分铜和锌是以碳酸盐的形态存在的；堆密度1.4～1.6 kg/L，装填量80.5 m3。
1.2.2 第2炉采用庄信万丰催化剂的原因
2012年2月，榆林能化甲醇厂通过与德国南方化学、庄信万丰、托普索、南化院等4家催化剂厂家进行交流，并对兖矿国宏500 kt/a甲醇装置、江苏索普500 kt/a甲醇装置、南京惠生500 kt/a甲醇装置、中海建滔600 kt/a天然气制甲醇装置进行调研考察后认为，德国南方化学的C79-7GL型催化剂和庄信万丰的JM51-7S型催化剂均能满足装置运行要求，最终通过商务比价及售后服务比较，选用了庄信万丰的JM51-7S型催化剂。
1.2.3 JM517S型催化剂的运行情况
（1）甲醇合成系统的设计精甲醇产能为2 233 t/d，第2炉催化剂的最大日产量达到2 130 t，催化剂运行期间未超负荷运行。
（2）2012年7月—2013年5月为催化剂使用寿命的初期，CO转化率高（＞87%），期间精甲醇产量在2 000 t/d以上，粗甲醇中副产物含量在1 000×10-6以下。
（3）2013年6月—2014年2月为催化剂使用寿命的中期，CO转化率有所下降(＞70%)，精甲醇产量在1 900～2 000 t/d，粗甲醇中副产物含量在（1 000～3 000）×10-6，甲醇合成系统放空阀开度缓慢增大至18%。
（4）2014年3月—2014年6月为催化剂使用寿命的后期，甲醇合成催化剂反应活性下降较快，期间精甲醇产量低于1 850 t/d，粗甲醇中副产物含量增多，甲醇合成系统放空阀开度明显增大。
（5）水冷反应器及气冷反应器旧催化剂卸出过程中分别取样送至庄信万丰总部进行铁含量检测，结果显示：水冷反应器所装填催化剂铁含量为1 900×10-6（上部）/1 700×10-6（中部）/1 740×10-6（下部），气冷反应器所装填催化剂铁含量为150×10-6（上部）/110×10-6（中部）/95×10-6（下部）。
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