文惠萍
(云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南 开远661699)
［摘 要］ 甲醇合成催化剂更换情况的好坏将直接影响甲醇合成系统的运行状况，也关乎粗甲醇产品的产量及消耗的高低。云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司200 kt/a甲醇装置2008年建成投产，分别于2013年3月和2017年8月更换了甲醇合成催化剂，介绍这两次甲醇合成催化剂的更换过程，包括旧甲醇合成催化剂的钝化及卸出、新甲醇合成催化剂的装填及升温还原等情况，在更换过程经验总结的基础上对下一次的催化剂更换提出优化建议。
［关键词］ 甲醇合成系统；催化剂更换；催化剂钝化；催化剂卸出；催化剂装填；催化剂升温还原；总结；优化建议
［中图分类号］ TQ223.12+1［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）01-0052-04
云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（以下简称云南解化）200 kt/a甲醇装置2008年建成投产，分别于2013年3月和2017年8月更换了甲醇合成催化剂。甲醇合成催化剂更换情况的好坏会直接影响甲醇合成系统的安全、稳定运行和粗甲醇产品产量及消耗的高低，以下就这两次甲醇合成催化剂更换过程——系统停车、旧催化剂的钝化及卸出、新催化剂的装填及升温还原等进行介绍，在更换过程经验总结的基础上对下一次的催化剂更换提出优化建议。
1 甲醇合成系统工艺流程及催化剂钝化、升温还原原理
1.1 甲醇合成系统工艺流程
云南解化甲醇合成系统工艺流程框图见图1。来自合成气压缩机的合成气，经气气换热器A/B（2台并联，同时使用）壳程被管壳式甲醇合成塔A/B（2台并联，同时使用）的高温出塔气预热至200 ℃左右，进入甲醇合成塔A/B，在铜基催化剂的作用下CO、CO2与H2进行反应生成甲醇和水；甲醇合成塔A/B出口气经气气换热器管程与入塔气换热后，温度降至95 ℃左右，然后经水冷器ⅠA/B（2台并联，一开一备）冷却到65 ℃，再经水冷器ⅡA/B（2台并联，一开一备）冷却到40 ℃后，进入甲醇分离器A/B（2台并联，一开一备，通过开关出入口阀进行切换，也可同时使用）进行气液分离。甲醇分离器顶部出来的分离掉甲醇的大部分气体作为循环气去合成气压缩机，经合成气压缩机增压并补充新鲜气后送入甲醇合成塔进行下一轮反应；一小部分作为弛放气送往氢回收系统回收H2。甲醇分离器分离出的粗甲醇则通过一级过滤器A/B（2台，一开一备）和二级过滤器A/B（2台，一开一备）除去其中的固体杂质后送至闪蒸槽，之后粗甲醇经粗甲醇泵送至甲醇精馏系统或粗甲醇罐区。
1.2 甲醇合成催化剂钝化及升温还原原理
甲醇合成系统更换催化剂需要经过系统停车、旧催化剂的钝化、旧催化剂的卸出、新催化剂的装填、新催化剂的升温还原等步骤。以下就旧催化剂的钝化及新催化剂的升温还原原理作一简介。
1.2.1 甲醇合成催化剂钝化原理
甲醇合成催化剂（主要化学成分为CuO、ZnO、Al2O3），使用时已将催化剂组分中的CuO还原成Cu+或金属铜，并和ZnO熔固在一起，具有活性，该原子态铜在卸出甲醇合成塔时，如果与空气中的氧接触，氧可在短时间内迅速渗透到催化剂的内表面，并产生大量的反应热，以致局部温升过高或温差猛增，所产生的膨胀应力可能造成甲醇合成塔内件及零部件变形、拉裂，损坏设备，而且还会出现催化剂烧结等情况，给催化剂的卸出造成困难。所以，在卸出甲醇合成催化剂前，必须先将其钝化，即利用氧化性物质对催化剂进行缓慢的氧化，在其外表面形成氧化覆盖膜，该氧化膜在催化剂卸出后可阻隔空气中氧气与原子态铜发生反应。
1.2.2 甲醇合成催化剂升温还原原理
甲醇合成催化剂在还原前是没有活性的，只有经过升温还原，将催化剂组分中的CuO还原为Cu+或金属铜并与ZnO熔固在一起，催化剂才具有活性。工业上采用H2、CO 作为还原剂，在正常还原条件下，ZnO和Al2O3不被还原，但ZnO和Al2O3起助催化剂的作用。
2 甲醇合成催化剂钝化工作总结及优化建议
2.1 2013年甲醇合成催化剂钝化情况
2013年甲醇合成催化剂钝化原计划用时80 h，实际用时56 h（见表1）。整个催化剂钝化过程中，前期加空气较谨慎，耗时较长；中后期入塔气（入塔气为N2中加入空气的混合气体，而与催化剂发生钝化反应的是空气中的O2，故钝化过程中的主要任务是控制入塔气中的O2含量）O2浓度提升较快，耗时短。
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