王嘉强
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］伊犁新天煤化工有限责任公司20×108 m3/a煤制天然气装置采用戴维甲烷化工艺与庄信万丰镍基甲烷化催化剂（CRG-S2CR、CRG-S2SR），甲烷化系统A/B系列各设2台主甲烷化反应器。自2017年原始开车以来，1个生产周期（1 a）内多次因主甲烷化反应器催化剂床层压差高而停车撇头。分析与探讨系统负荷与主甲烷化反应器催化剂床层热点下移速率的关系，通过摸索与尝试，新天煤化采取适度减少催化剂装填量来降低主甲烷化反应器床层压差的举措，取得了一定的成效，目前甲烷化系统A/B系列2台主甲烷化反应器催化剂基本上达成了“1年撇头1次、2年更换1次”的目标。并在主甲烷化反应器催化剂装填方案优化阶段性总结的基础上提出几种甲烷化催化剂建议装填方案，希望能为今后的工作提供一些思路，通过进一步的摸索与优化保证系统的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］煤制天然气装置；主甲烷化反应器；甲烷化催化剂；床层压差；停车撇头；床层热点下移速率；装填量优化；建议装填方案
［中图分类号］TQ221.1+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）06-0065-06
0 引 言
伊犁新天煤化工有限责任公司（简称新天煤化）20×108 m3/a煤制天然气装置（化工主装置分为A/B两个系列）主生产工艺为赛鼎工程（鲁奇）碎煤加压气化、宽温耐硫部分变换、林德低温甲醇洗、戴维甲烷化、三甘醇脱水干燥工艺等，其甲烷化系统采用庄信万丰生产的镍基甲烷化催化剂（CRG-S2CR、CRG-S2SR），2017年3月甲烷化系统B系列投料试车成功产出合格天然气，2017年6月甲烷化系统A系列也投料试车成功产出合格天然气，甲烷化系统单系列设计产能为12.5×104 m3/h（标态），2019年2月天然气（SNG）产量已达设计值。新天煤化甲烷化系统A/B系列各设2台主甲烷化反应器——1#主甲烷化反应器（R101/R201）、2#主甲烷化反应器（R102/R202），以及2台补充甲烷化反应器——1#补充甲烷化反应器（R103/R203）、2#补充甲烷化反应器（R104/R204）。
新天煤化煤制天然气装置甲烷化系统自原始开车以来，1个生产周期（1 a）内多次因主甲烷化反应器催化剂床层压差高而停车撇头（撇头：意指在固定床反应器中，当顶部的催化剂由于失活、结焦、破碎等原因导致反应器压降增大或催化剂活性降低时，系统停车后将反应器顶部的一部分催化剂卸出并更换为新催化剂的操作）。为此，通过适度减少催化剂的装填量来降低主甲烷化反应器床层压差，并进行了一系列探索，取得了一定的成效，目前主甲烷化反应器甲烷化催化剂基本上达成了“1年撇头1次、2年更换1次”的目标。以下以2017年3月—2024年8月前相同型号甲烷化催化剂的实际装填及运行情况为例，结合甲烷化系统A/B系列2020年8月—2021年6月与甲烷化系统B系列2022年7月—2024年9月的运行数据，就甲烷化催化剂装填量优化作一分析与探讨。
1 主甲烷化反应器催化剂及瓷球设计装填情况
1#主甲烷化反应器（R101/R201）内径4 280 mm，催化剂和瓷球总装填高度4 275 mm，其中催化剂装填高度2 135 mm、装填量30.70 m3。R101/R201自下而上催化剂及瓷球设计装填情况如下：Φ25 mm瓷球8.76 m3，Φ10 mm瓷球150 mm（层高）；CRG-S2CR大颗粒催化剂（简称CRG-S2CR）装填量12.60 m3（装填高度875 mm）；CRG-S2SR小颗粒催化剂（简称CRG-S2SR）装填量18.10 m3（装填高度1 260 mm）；Φ25 mm瓷球100 mm（层高），Φ55 mm瓷球150 mm（层高）。R101/R201催化剂床层自上而下共有15个温度测点，测点编序为A～O，2个测点之间的距离为150 mm，（温度测点/热点温度）每下移1个测点所对应的催化剂体积为2.156 991 6 m3。
2#主甲烷化反应器（R102/R202）内径4 400 mm，催化剂和瓷球总装填高度4 395 mm，其中催化剂装填高度2 750 mm、装填量41.70 m3。R102/R202自下而上催化剂及瓷球设计装填情况如下：Φ25 mm瓷球8.78 m3，Φ10 mm瓷球150 mm（层高）；CRG-S2CR装填量16.50 m3（装填高度1 090 mm）；CRG-S2SR装填量25.20 m3（装填高度1 660 mm）；Φ25 mm瓷球100 mm（层高），Φ55 mm瓷球150 mm（层高）。R102/R202催化剂床层自上而下共有19个温度测点，测点编序为A～S，2个测点之间的距离为150 mm，（温度测点/热点温度）每下移1个测点所对应的催化剂体积为2.279 64 m3。
2 主甲烷化反应器催化剂实际装填量变化情况
为降低甲烷化系统A/B系列主甲烷化反应器床层压差，保证系统的安、稳、长、满、优运行，新天煤化主甲烷化反应器催化剂的实际装填量与设计装填量相比，几乎每年均呈下降趋势，具体如下。
2.1 甲烷化系统A系列主甲烷化反应器
更多内容详见《中氮肥》2025年第6期