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甲醇合成催化剂更换总结

[日期:2020-12-15] 来源:《中氮肥》2020年第6期  作者: [字体: ]

王龙

(晋煤金石化工投资集团有限公司石家庄循环化工园区分公司,河北 石家庄050000

 

  [摘  要]甲醇合成催化剂更换涉及钝化、卸出、装填、升温还原等一系列工作,每一阶段的操作都决定着后续工作开展的顺利与否,并直接影响着装置开车后的运行状况、消耗、产能等。以晋煤金石化工投资集团有限公司石家庄循环化工园区分公司200 kt/a甲醇合成系统201967月进行的甲醇合成催化剂更换为例,详细介绍更换过程涉及到的催化剂钝化、催化剂卸出与装填、催化剂升温还原等各环节的操作过程,总结本次甲醇合成催化剂更换各环节的操作(作业)经验,并针对存在的不足提出相应的改进建议,以利今后甲醇合成催化剂更换工作的优质、高效完成。

[关键词]甲醇合成催化剂;更换;催化剂钝化;催化剂卸出与装填;催化剂升温还原;经验总结;建议

[中图分类号]TQ223.12+1   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202006-0045-04

 

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晋煤金石化工投资集团有限公司石家庄循环化工园区分公司200 kt/a甲醇项目共设2台甲醇合成气压缩机(并联运行),装置分两期建设,一期100 kt/a装置于20153月投产,二期100 kt/a装置于201711月投产,两期装置共用一套甲醇合成系统。20196月,利用全厂年度大检修契机进行甲醇合成催化剂的更换,甲醇合成催化剂的更换涉及钝化、卸出、装填、升温还原等一系列工作,每一阶段的操作都决定着后续工作开展的顺利与否,并直接影响着装置开车后甲醇合成塔的反应效率以及系统的消耗与产能。以下对本次甲醇合成催化剂更换各环节工作中的经验教训及有关情况作一总结。

1  甲醇合成塔及催化剂使用情况简介

200 kt/a甲醇合成系统采用6.4 MPa低压合成工艺,甲醇合成塔采用成都通用工程技术有限公司生产的“螺旋管-直管复合串联外冷式”结构;甲醇合成塔分为上、下两段,上段为直管管壳型,下段为螺旋管管壳型,上、下段分别设立汽包,用以调节床层温度。

甲醇合成塔所用催化剂为南京世德催化剂有限公司生产的Megax NJ-1型催化剂。20131220日甲醇合成催化剂全部装填入塔,201481216日进行催化剂的升温还原,此后便一直利用低压氮气进行催化剂保护;2015318日甲醇装置正式投产,截至201967日大检修,本炉甲醇合成催化剂运行4年零3个月;生产过程中,据甲醇合成反应情况及汽包产汽量,相应地进行催化剂床层温度的调控,催化剂床层温度由最初的225 ℃最终提至250 ℃。

2  甲醇合成催化剂的更换

2.1  催化剂的钝化

2.1.1  催化剂钝化过程

20196710:24,甲醇线切新鲜气,甲醇合成系统连带一期甲醇合成气压缩机打循环降温,用中压氮气进行置换;6717:05,甲醇合成塔上塔出口温度(TRCA40102/TRCA40103)降至97 ℃、下塔出口温度(TRA40108A/TRA40108B)降至101 ℃。因甲醇合成系统可燃气含量短时间内无法置换合格,将甲醇合成系统与一期甲醇合成气压缩机断开连接,甲醇合成系统与一期甲醇合成气压缩机分别进行氮气置换;6723:39,甲醇合成系统和一期甲醇合成气压缩机分别置换合格后,甲醇合成系统与一期甲醇合成气压缩机联通,系统压力保持在约0.60 MPa,载体为氮气,入口循环气量维持在20 000 m3/h左右。

20196802:00,从甲醇合成系统入口开始缓慢补入仪表空气,系统入口氧含量控制在0.2%左右,上、下塔出口温度略微上涨,汽包现场放空管线有蒸汽持续冒出,表明氧气已加入系统,甲醇合成催化剂开始钝化反应;20196802:0009:00甲醇合成系统入口氧含量基本控制在0.2%左右,上、下塔出口温度呈缓慢上涨趋势,钝化反应缓慢进行;此后根据催化剂床层温度的变化情况调整空气的加入量,至6914:10,甲醇合成系统入口及出口氧含量达到20%左右,且上、下塔出口温度不再上涨,判定催化剂钝化完成,整个钝化过程共计用时35 h(具体见表1)。催化剂钝化期间,因仪表空气管网与甲醇合成系统入口压差较小(厂内仪表空气管网压力为0.65 MPa,甲醇合成系统入口压力为0.58 MPa),导致空气加入量不足,采用打开部分现场导淋(主要放空点为水冷器至分离器除蜡用管线)的方式进行系统入口泄压,以此来保证仪表空气的顺利补入。

2.1.2  催化剂钝化操作总结

1)初始因考虑仪表空气管网与系统入口压差较小,仪表空气加入受阻,故利用一期甲醇合成气压缩机循环段入口减压阀仪表储气罐的压力表将仪表空气引至一段入口处进行配氧,但实际钝化开始后发现其补入量太小,无法满足所需氧含量,随后现场将甲醇合成系统入口仪表空气阀组导通,开大现场放空,降低系统入口压力,以此增大仪表空气与系统入口的压差。建议下次甲醇合成催化剂钝化前,据甲醇合成气压缩机的运行状态,可通过开大现场放空等方式提前降低系统入口压力,以便仪表空气顺利补入。

2)系统入口氧含量分析数据存在偏差,尤其是催化剂钝化前期本身加入量较小,导致人工分析结果有一定的出入,后通过上、下塔汽包的现场蒸汽放空量以及四合一便携式检测仪测定的数据作辅助判断。建议化验室人员总结低氧含量状态下的分析经验,确保催化剂钝化期间各项分析数据及时、准确。

320196811:0014:00,因上、下塔出口温度变化不明显,现场操作人员将入口仪表空气阀组开大,空气加入量剧增,钝化反应较剧烈,温度上涨较快,但催化剂床层温度未超过200 ℃,对钝化效果无太大影响。建议钝化期间尤其是钝化初期,空气加入量必须保持平稳,且持续时间长一些,以使系统不留死角,确保催化剂床层温升平稳,以防氧化反应过于剧烈造成催化剂烧结成块而增大后续卸出与处理的难度。

4)催化剂钝化原计划用时44 h,实际用时35 h,现场查看卸出的催化剂无大面积结块及着火等迹象,表明本次钝化较为彻底。

2.2  催化剂的卸出与装填

2.2.1  催化剂的卸出与装填情况

2019611日,检修人员打开下塔两处卸料口,因卸料口无丝网,接短节时用临时插板挡住瓷球,把紧短节挡板;61118日,自卸料口处卸出下塔内瓷球及催化剂,由于卸料口位于下塔底部偏高位置,导致下塔底部残留催化剂较多;61824日,卸出上塔内瓷球及催化剂,同样由于卸料口位于上塔底部偏高位置,导致上塔底部残留催化剂较多;625日,取出上塔内列管上方φ25 mm瓷球及丝网;62527日,全部卸出上、下塔底部残留的瓷球和催化剂,以及堵塞在上塔列管内的催化剂(部分催化剂有烧结现象,需疏通)。

更多内容详见《中氮肥》2020年第6

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