中海油化学有限公司2700 t/d CO2汽提尿素装置中，在二氧化碳压缩机二段出口安装了脱氢反应器：部分压缩的二氧化碳和空气的混合气体进入脱氢反应器，二氧化碳中的H2在催化剂的作用下与O2反应生成水，浓度减小到10×10-6（体积分数，下同）以下，之后混合气进入冷却器中冷却，再进入分离器中分离掉水分，之后干气进入压缩机三段加压。
离开二段分离器的二氧化碳气体中的H2和O2含量分别由AI3011、AI3012指示。氢含量分析仪AI3011设有一个高报警值（100×10-6），从脱氢反应器中出来的二氧化碳中的O2含量为0.6%；AI3012设有一个高报警值（0.7%）和一个低报警值（0.55%）。PDI3012指示出脱氢反应器前后的压差，以监视反应器内杂质和催化剂粉化情况。
实际生产中，脱氢反应器进/出口物料组成（体积分数）如下：N2 0.11%/3.12%，CO2 99.61%/96.24，O2 0/0.64%，H2 0.28%/20×10-6以下。
1.脱氢催化剂的运行情况
化肥二部尿素装置脱氢反应器
由于压缩机设计的原因，该催化剂实际操作温度高于设计温度约25 ℃（设计温度204.3～218.7 ℃，实际操作温度230 ℃左右），自投用以来，脱氢反应器前后压差一直高于设计值（设计值≤60 kPa，实际值在90～110 kPa左右）。
装置运行期间经过了3次大修处理，分别是：2006年3月，对脱氢反应器内催化剂和耐火球进行筛分和补充，共补充了约1桶（约200 kg）催化剂；2009年3月，再次对脱氢反应器内的催化剂和耐火球进行筛分和补充，共置换和补充了2桶催化剂；2010年3月，由于前后压差偏高，又对脱氢反应器内的催化剂和耐火球进行筛分，并更换了全部耐火球。
2012年4月大修时，将脱氢反应器内的庄信万丰催化剂更换为了西北院的催化剂，共更换催化剂11桶，约1.8 m3，更换耐火球19袋，0.38 m3。西北院催化剂的主要参数为：以Al2O3为载体；规格φ2.5 mm×3.5 mm；堆密度0.6～0.8 kg/L；径向抗压碎力均值≥50 N/粒；耐火球（Al2O3 + SiO2）0.38 m3；催化剂装填量1.8 m3；催化剂进出口压降≤125 kPa。从催化剂主要参数对比看，西北院的催化剂与庄信万丰的催化剂各项参数指标基本相同。
但脱氢反应器更换催化剂后，压差从120 kPa一直上涨，最高涨至170 kPa，严重超设计值。二段分离器压差自2012年4月催化剂更换后也一直呈上涨趋势。
2.脱氢反应器压差高原因分析及处理
2013年3月利用停车小修机会打开脱氢反应器检查，发现进气侧催化剂粉化较为严重，分析原因为国产催化剂径向抗压碎力均值比进口催化剂径向抗压碎力均值低，进气侧受到气流冲击变碎粉化，造成催化剂床层压差上涨；拆出二段分离器滤芯检查，发现滤芯堵塞严重，滤芯上有催化剂粉末，堵塞较为严重。
于是将脱氢反应器内的催化剂卸出，筛分后回装，回装约1.8 m3，并更换底部耐火球19袋（0.38 m3），后考虑国产催化剂径向抗压碎力均值低，研究决定在催化剂上面装一层5 cm厚φ9 mm耐火球，约0.1 m3，以减小气流对催化剂的直接冲击。
处理后，脱氢反应器前后压差从150 kPa降至75 kPa，目前基本稳定在75 kPa左右，运行稳定；二段分离器滤芯更换后，压差也降至了5 kPa，且运行稳定。
3.脱氢反应器的操作维护
脱氢反应器中的催化剂使用寿命一般是5～10 a，几乎不需要特别维护，但需要注意以下几方面：
（1）在运输和装填中要轻拿轻放，使用专用工具，避免压碎；贮存过程中要尽可能避免同空气、水气等长时间接触；避免运输、装填、贮存过程中产生过多粉尘，增加脱氢反应器压差。
（2）催化剂可以被含硫化合物（如H2S、COS）和一氧化碳毒化，从而降低催化剂的活性，因此要尽可能减少这些物质的带入。
（3）有数据表明，二氧化碳中H2含量上升0.1%，则脱氢反应器温升4.5～5 ℃。因此，为保护设备，脱氢反应器出口有温度监测且设有高报警（230 ℃），联锁值设定为250 ℃。一旦超温即触发联锁动作，系统将关闭向二氧化碳中加空气阀，并停止向高压系统供二氧化碳。
（4）在脱氢反应器温度低于100 ℃时，脱氢反应进行得很慢，因此为平稳温升，需要在低转速时就向二氧化碳中加空气。
（5）定期分析进、出口气中各组分的含量，特别是H2S、COS、CH3OH 、CO 的含量，一旦发现总硫超标，需连续分析并采取措施降低总硫含量至合格，同时将脱氢反应器切出系统。
（6）日常生产中，维护好脱氢催化剂的稳定运行，尽量避免负荷、温度大幅波动。
（中海油化学公司 陈欣）