滕州新能凤凰能源有限公司的2套36万t /a的甲醇装置是以煤为原料,采用华东理工大学“对置式多喷嘴水煤浆加压气化”专利技术。2009年,为了确保工程按计划顺利投料,公司充分发挥集体的聪明才智,创造性的提出采用外购氢气、二硫化碳的途径对变换催化剂提前进行升温硫化。实践证明,此方法不但能够使变换催化剂升温硫化提前进行、节省时间、减小开车费用,而且还有利于保证硫化进程的控制和催化剂还原的质量。正是此方案的采用,不仅大幅降低了试车费用,而且为公司试车赢得了宝贵时间,确保了公司节点目标的如期实现。
公司在采用氢气、二硫化碳的途径对变换催化剂提前进行升温硫化时提出2个方案。
1.传统方法硫化
该法需要1台气化炉运行,提供硫化所需氢气及硫化氢。具体操作是:买成品硫磺磨碎后,以每300 t原料煤中加入1 t硫磺粉末的比例将硫磺粉末掺入原料煤中(低硫煤),先用经氮气加热炉加热后的低压氮气按≤30 ℃/h的升温速率对变换炉进行升温,待床层各点温度均达到180~220 ℃时,开1台气化炉,气化炉最低负荷为60%,向变换炉提供所需氢气及硫化氢。
2.创新的硫化方法
采用循环氮气配氢及二硫化碳进行循环硫化的方法,可通过外购氢气和二硫化碳提供硫化所需的H2及H2S。具体操作是:用氮气建立循环后,按≤30 ℃/h的升温速率对变换炉进行升温,待床层各点温度均达到180~220 ℃时,往系统中加入H2,确保入变换炉循环气中H2含量为 25%(干基)左右。开始时二硫化碳的加入量控制在20~30 L/h, 当变换炉出口H2S的含量为1 g/m3时,表明已穿透催化剂床层,可以适当增加二硫化碳的加入量。
对2种硫化方案在硫化时间、成本、硫化效果和安全性进行了如下比较。
1.传统硫化方法硫化时间需50 h,且开车7 d;创新的硫化方法硫化时间40 h,不需要开车。
2.传统硫化方法需1900 t原料煤、5 t硫磺,总费用约200万元;创新的硫化方法外购氢气5000 m3、二硫化碳3500 kg,总费用约11万元。
3.传统硫化方法催化剂硫化不彻底,影响催化剂活性;而创新的硫化方法不存在变换反应,催化剂硫化后具有活性高的特点。
4.传统硫化方法存在着带水、返硫化或氧气超标、氧化等多种安全隐患,而创新的硫化方法过程影响因素少,可控性好。
通过以上比较,公司对变换催化剂采用创新方法,选用了外购氢气、二硫化碳提前硫化的方案,既能保证硫化效果,同时又为公司节约大量资金。据统计,可节省硫化时间10 h、节省费用约190万元(其中燃油、液化气和硫化节省的辅助化工原料不计),且过程控制平稳、还原效果很好。