何伏牛，宋琦，王志强，杨高峰
（河南晋煤天庆煤化工有限责任公司，河南 沁阳454592）
［摘 要］河南晋煤天庆煤化工有限责任公司“30·52·5”项目甲烷化装置采用英国戴维（Davy）公司的甲烷化工艺，主甲烷化反应器内壁采用耐高温浇注料砌筑，试生产6个月时，主甲烷化反应器塔壁出现严重超温现象，系统被迫紧急停车处理，检查发现主甲烷化反应器耐高温浇注料隔热层存在浇筑质量缺陷，需对其予以修复或重新浇筑。考虑修复效果可能不佳及重新浇筑施工周期长、甲烷化催化剂（并无钝化先例）可能报废及其供货周期长（催化剂更换成本高），晋煤天庆参考相关资料并结合系统生产实际，经分析与论证，决定将甲烷化催化剂先钝化、卸出、充氮气密闭存放，待耐高温浇注料隔热层重新浇筑完毕后再回装投用。简要介绍甲烷化装置流程及甲烷化催化剂装填情况，详细介绍甲烷化催化剂的钝化流程、钝化步骤及其关键控制点。甲烷化催化剂钝化后再次回装投用的情况表明，其活性依然满足工况需要，钝化处理是成功的，带来的经济效益是可观的，可为业内类似问题的处理提供一些参考和借鉴。
［关键词］甲烷化装置；主甲烷化反应器；耐高温浇注料隔热层缺陷；重新浇筑；甲烷化催化剂；钝化；活性评价
［中图分类号］TQ426.8 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2020）03-0033-04
0 引 言
河南晋煤天庆煤化工有限责任公司（简称晋煤天庆）“30·52·5”项目（300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素、5×108 m3/a燃气）于2015年1月18日投产。2016年8月27日，晋煤天庆5×108 m3/a燃气（煤制天然气）优化技改项目试生产，2017年6月达产达标。本套煤制天然气（SNG）及液化装置是晋煤天庆与英国戴维（Davy）公司及杭州中泰深冷技术股份有限公司技术合作的崭新成果，为我国东部地区第一套煤制天然气装置，其竣工投产不仅优化了晋煤天庆的产品结构、提升了企业的经营效益，而且对于华中地区天然气供应便利化、促进煤炭利用多样化方面也有着重要的意义。
晋煤天庆甲烷化装置采用英国戴维公司的甲烷化工艺，主甲烷化反应器（R61802与R61803）内壁采用耐高温浇注料砌筑，在试生产过程中，主甲烷化反应器塔壁出现严重超温现象，系统被迫紧急停车处理，发现其耐高温浇注料隔热层存在浇筑质量缺陷，需对主甲烷化反应器内壁浇注料予以修复或重新浇筑。经分析与论证，决定先将主甲烷化反应器内的甲烷化催化剂钝化、卸出，待耐高温浇注料隔热层重新浇筑完毕后，再回装甲烷化催化剂并投用。现将有关情况介绍如下。
1 甲烷化装置流程及甲烷化催化剂装填简况
1.1 脱硫系统
甲烷化装置脱硫系统流程简图见图1。原料气先进入原料气预热器Ⅰ（E61801）与第一补充甲烷化反应器（R61804）出口被冷却后的SNG产品气换热，再经增湿器喷加少量锅炉给水（热水）后进原料气气液分离器（S61801），分离掉未被汽化的液态水后原料气进脱硫槽（R61801）中脱硫（以保护甲烷化催化剂），保证R61801出口气中总硫含量＜4×10-9。
1.2 主甲烷化系统
甲烷化装置主甲烷化系统流程简图见图2。脱硫后的原料气在原料气预热器Ⅱ（E61802）中被加热后分为两股，一股进入第一甲烷化反应器（R61802）绝热反应催化床层进行甲烷化反应，R61802出口工艺气进第一废锅（E61803）中生产饱和中压蒸汽，离开E61803的工艺气与另一股新鲜原料气混合后进入第二甲烷化反应器（R61803）中进行甲烷化反应；利用R61803出口工艺气的反应热在第二废锅（E61804）中副产饱和中压蒸汽，并在蒸汽过热器（E61805）中将饱和中压蒸汽加热为过热蒸汽送出界区，出E61805的工艺气则进入循环气预热器（E61806）中预热循环气，循环气经预热后返回R61802入口，以调整R61802出口气温度等；出E61806的工艺气再次分为两股，一股经锅炉给水预热器（E61807）和第一脱盐水预热器（E61808）降温后进入气液分离器（S61802）分离掉凝液后送循环气压缩机（C61801）加压，另一股直接进入第一补充甲烷化反应器（R61804）继续进行甲烷化反应。
1.3 补充甲烷化系统
甲烷化装置补充甲烷化系统流程简图见图3。主甲烷化系统出E61806的一股工艺气进入第一补充甲烷化反应器（R61804）继续进行甲烷化反应，其出口气经原料气预热器（E61802和E61801）预热新鲜原料气后进入第二脱盐水换热器（E61809），出E61809的工艺气在气液分离器（S61803）中分离掉凝液后，依次进入空气冷却器（E61810）冷却和气液分离器（S61804）分离凝液，之后入终极甲烷化反应器（R61805）进行终极甲烷化反应，得到的产品气（SNG）中甲烷含量＞95.5%，送入液化装置进行深度净化处理。
1.4 甲烷化催化剂及其装填简况
甲烷化装置的甲烷化催化剂由庄信万丰公司（简称JM公司，戴维公司母公司）提供（生产），共2种，即CRG-S2SR和CRG-S2CR型高镍催化剂。2种甲烷化催化剂分别装在4台甲烷化反应器中；其中，主甲烷化反应器（R61802和R61803）上层装填 CRG-S2SR 型高镍催化剂、下层装填 CRG-S2CR型高镍催化剂，补充甲烷化反应器（R61804和R61805）只装填 CRG-S2SR型高镍催化剂。同时，各甲烷化反应器上、下部均装填了不同规格的高铝瓷球。2种甲烷化催化剂主要技术指标及各甲烷化反应器催化剂装填情况见表1。
2 主甲烷化反应器耐高温浇注料隔热层缺陷问题
主甲烷化反应器（R61802、R61803）试生产6个月时（2016年12月23日），在其上人孔以下1 200 mm催化剂环向装填位置出现10多处超温点，且超温面积逐渐扩大，R61802、R61803的最高壁温分别升至295 ℃、300 ℃（指标要求在150 ℃以下），系统被迫紧急停车处理。停车后邀请专家分析，一致认为：
更多内容详见《中氮肥》2020年第3期