武秀伟
（山西焦化股份有限公司，山西 洪洞041606）
［摘 要］山西焦化股份有限公司200 kt/a焦炉气制甲醇装置自2008年6月投产以来，其精脱硫系统一级加氢转化器催化剂床层阻力大一直是生产中的一大难题。深入进行原因分析，在最近一次一级加氢转化器催化剂床层阻力增大后，当期先后采取了提温操作和停车处理的应急措施以降低其床层阻力，后续又有针对性地采取了多项防范措施，至2022年9月，一级加氢转化器催化剂床层阻力大的问题得到有效改善，目前精脱硫系统运行稳定。同时，从长远考虑提出增设1台一级加氢转化器的建议。
［关键词］焦炉气制甲醇装置；精脱硫系统；一级加氢转化器；催化剂床层阻力增大；原因分析；处理措施；防范措施
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）02-0042-03
0 引 言
山西焦化股份有限公司（简称山西焦化）甲醇厂200 kt/a焦炉气制甲醇装置于2008年6月投产，其精脱硫系统工艺流程为，焦化厂化产车间来的焦炉气（温度20～40 ℃）经30 000 m3气柜储存缓冲后进入电捕焦油器，除去焦炉气夹带的焦油、氨、萘、苯等大部分有机物，然后进行湿法脱硫，之后经焦炉气压缩机（3台，正常生产时两开一备）提压至2.1 MPa送至精脱硫系统，经油分离器、油过滤器（2台，可并可串）除去焦炉气中的油水和杂质，并经换热器预热后，依次进入预加氢转化器（2台，一开一备）、一级加氢转化器（1台，无备）、中温氧化锌脱硫槽、二级加氢转化器、中温氧化锌脱硫槽，将焦炉气中的有机硫转化为无机硫并予以脱除，控制精脱硫系统出口气总硫≤2×10-6，为转化系统提供合格的原料气。
山西焦化200 kt/a甲醇装置自投产以来，其精脱硫系统一级加氢转化器催化剂床层阻力大一直是生产中的一大难题。一级加氢转化器设计运行周期为2 a，实际运行周期最短0.5 a、最长1.5 a，严重制约着甲醇装置的长周期稳定运行。通过深入的原因分析，采取相应的处理措施并针对症结所在逐一制定预防措施后，一级加氢转化器催化剂床层阻力大的问题得到有效改善。以下对有关情况作一简介。
1 一级加氢转化器运行状况
山西焦化200 kt/a甲醇装置精脱硫系统一级加氢转化器设计为1台（无备），转化器内装T202有机铁钼加氢催化剂24 m3，设计运行周期为2 a。生产中，已连续3 a每年8月出现一级加氢转化器催化剂床层阻力增大的现象。以最近一次为例，新装填的一炉铁钼加氢催化剂2021年2月1日投运，至2021年8月1日共运行了181 d，一级加氢转化器催化剂床层阻力突然上涨，10 d后其阻力升至0.50 MPa；8月11日启用装填新催化剂的备用预加氢转化器（2#预加氢转化器），并对一级加氢转化器进行提温操作（将一级加氢转化器入口焦炉气温度提至400～420 ℃，并将一级加氢转化器催化剂床层温度控制在425 ℃以下），以便对一级加氢转化器内积存的粉尘、焦油结炭等进行高温处理，提温操作后，一级加氢转化器催化剂床层阻力明显降低；8月13日恢复一级加氢转化器入口焦炉气温度至320 ℃左右；2021年10月1日，一级加氢转化器催化剂床层阻力再次上涨，至10月11日时涨至0.29 MPa，再次进行提温操作，一级加氢转化器入口焦炉气温度回归后，其催化剂床层阻力不再出现明显下降，至10月16日一级加氢转化器催化剂床层阻力再次上涨至0.50 MPa。一级加氢转化器投运初期（即催化剂床层阻力增大前）、阻力增大后、提温操作后恢复正常运行期间催化剂床层阻力（日均值）变化情况见表1。
由表1可以看出：一级加氢转化器运行初期催化剂活性好，床层温度高，床层阻力约0.01 MPa，有机硫转化率在98%以上；运行至2021年8月1日（第181 d）时催化剂床层阻力开始快速上涨，10 d时间内由0.08 MPa涨至0.50 MPa，催化剂床层温度快速降低——最大降幅达37 ℃，有机硫转化率降至20.70%；后切换为备用的装填新催化剂的预加氢转化器并对一级加氢转化器进行提温操作后，催化剂床层阻力降至约0.20 MPa；但降阻后不久一级加氢转化器催化剂床层阻力再次上涨，且再次提温操作后催化剂床层阻力不再下降。
2 一级加氢转化器阻力增大原因分析
以往在铁钼加氢催化剂处理过程中发现上层催化剂表面结焦严重，经分析，结焦物的主要成分为碳，对结焦原因进行深入分析，具体如下。
2.1 焦炉气夹带杂质
山西焦化焦化厂化产车间来的焦炉气主要由H2、CH4、CO、CO2、N2、O2和不饱和烃类物组成，焦炉气典型组分（均值）为H2 62.6%、CH4 20.8%、CO 7.1%、CO2 3.6%、N2 3.5%、O2 0.4%、CnHm 2.0%；另外，焦炉气还夹带着焦油、氨、萘、苯等杂质，主要杂质含量（均值）为焦油25 mg/m3、氨13 mg/m3。
2.1.1 焦炉气中焦油的影响
据焦炉气组分分析数据，其杂质含量最高的是焦油，2021年2月1日—8月10日焦化厂化产车间送来的焦炉气流量平均为35 000 m3/h、焦油含量平均为25 mg/m3，则运行181 d后焦炉气夹带进入精脱硫系统的焦油量为35000×25×10-9×24×181=3.80 t。进入精脱硫系统的380 t焦油，虽然大部分会被电捕焦油器捕获除去，但仍会有少量的焦油在精脱硫系统析出，若油分离器分离效果差，焦油就会被带入预加氢转化器、一级加氢转化器内，而焦油的主要成分是沥青，沥青在300 ℃以上的高温下会凝结析炭，吸附在铁钼加氢催化剂表面，大量结炭造成催化剂结块，增大焦炉气的流通阻力，减少反应气与催化剂的接触面积，降低催化剂的活性，影响系统的正常运行。
2.1.2 焦炉气中氨的影响
更多内容详见《中氮肥》2023年第2期