闫敏
（晋能控股装备制造集团华昱能源化工山西有限责任公司，山西 晋城 048000）
［摘 要］甲醇合成催化剂的还原质量直接关系着催化剂的使用寿命、甲醇产品质量以及甲醇装置能耗。晋能控股装备制造集团华昱能源化工山西有限责任公司1 200 kt/a甲醇装置自2018年投产至今已使用三炉甲醇合成催化剂，这三炉甲醇合成催化剂升温还原过程中还原Ⅰ期等温层均出现过床层温度混乱的情况（等温层轴向或径向存在明显的温差）。为此，对其原因进行深入分析与探讨，得出床层温度混乱是升温还原操作不当、反应平衡以及塔型构造等多重因素综合作用所致的结论。并指出，卡萨利IMC甲醇合成塔催化剂升温还原时，应据升温还原各阶段的作用和目的对升温进度和还原各阶段时长进行调整。
［关键词］卡萨利IMC甲醇合成塔；甲醇合成催化剂；升温还原；床层温度混乱；原因分析；结论与建议
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）06-0044-03
0 引 言
甲醇生产过程中，甲醇合成催化剂的还原质量直接关系着催化剂的使用寿命、甲醇产品质量以及甲醇装置能耗，因此，保证甲醇合成催化剂还原质量是甲醇装置正常生产的重要前提。晋能控股装备制造集团华昱能源化工山西有限责任公司（简称华昱公司）1 200 kt/a甲醇装置自2018年投产至今已使用三炉甲醇合成催化剂，这三炉甲醇合成催化剂分别于2018年7月、2021年4月、2023年2月进行了升温还原，甲醇合成催化剂升温还原过程中还原Ⅰ期等温层均出现过床层温度混乱的情况（意指等温层轴向或径向存在明显温差），这预示着催化剂还原进入了末期，并不会对催化剂还原质量产生重大影响，但了解催化剂升温还原时床层温度混乱的原因等，有助于制定更合理的还原进度或调控方式。以下就华昱公司甲醇合成催化剂升温还原时床层温度混乱问题展开深入分析与探讨。
1 甲醇合成塔结构及甲醇合成催化剂简况
华昱公司1 200 kt/a甲醇装置卡萨利IMC甲醇合成塔结构示意见图1。本甲醇合成塔设计压力9.0 MPa，内部换热器（E01～E09）共分为9组。其中，E09安装在内圈，由若干换热板组成；E01～E08均匀分布在外圈，由相对位置不同的若干换热宽板以及换热窄板组成，甲醇合成塔内的热量移出是通过流经催化剂床层的工艺气与换热板内的锅炉水交叉流动换热来实现的。甲醇合成塔内换热板径向放置并同心扇形排开，换热板内走冷却介质（锅炉水），外走工艺气；换热板在床层底部支撑，中心筒作为甲醇合成塔下部的通道，催化剂通过底部惰性介质床层支撑。在甲醇合成塔内，工艺气以径向流动为主，同时也存在少量的轴向流动，轴向和径向的气流分布是通过收集器上适当的开孔来控制的；锅炉给水的流向是从换热板的底部到顶部，通过锅炉水泵强制循环。
华昱公司甲醇合成塔已使用的3炉催化剂，均为大连瑞克科技股份有限公司生产的RK-05型甲醇合成催化剂，其主要由铜、锌、铝等的氧化物组成，其中，CuO 52%～58%、ZnO 22%～27%、Al2O3 6%～9%；催化剂外观为黑色圆柱体，外形尺寸φ6 mm×4 mm，堆密度（1 200±100）kg/m3，比表面积100～110 m2/g，平均径向抗压强度≥220 N/cm；还原后体积收缩率≤3%；催化剂初活性≥1.50 g/（mL· h）、耐热后活性≥1.20 g/（mL· h）。
2 甲醇合成催化剂升温还原流程简述
更多内容详见《中氮肥》2023年第6期