甲醇合成催化剂使用小结

28小氮肥设计技术2005年第26卷第3期甲醇合成催化剂使用小结张玉玲(青岛碱业股份有限公司天柱化肥分公司266700)摘要简述了 Cam型甲醇合成催化剂的升温还原及使用情况,并提出几点注意事项。关键词甲醇催化剂使用小结1前言4催化剂的升温还原2001年，青岛碱业天柱化肥分公司为了解决甲醇合成塔内装填南化集团公司研究院研净化工序能力不足问题,增强市场抗风险能力,建究、生产的Cxm型甲醇催化剂14.25t。 Cxm 型甲醇设-套2x 104/a甲醇装置,采用杭州林达公司的催化剂的主要成分是氧化铜。氧化铜需还原成单φ1 200合成塔内件,使用南化公司的Cxn型催化质铜才有催化活性。为了有效还原好催化剂,我剂,于2001年12月一次投产成功,日产能力达到们公司组织人员与催化剂厂技术人员进行交流90t以上，取得了非常好的效益，达到了预期目的，研究。根据本厂实际情况,最终决定采用高氢还该塔催化剂- -直使用至今仍然有较好活性。原方案,使用精炼气作为还原工艺气体,预先制2甲醇工艺流程定了严密的升温还原方案(表2)。甲醇合成工艺流程图见图1。从压缩来的气表2 Cam 型催化剂升温还原方案体由醇前入口阀控制进入油分,分离油污杂质,时间热点升温水汽出水阶段实际/温度速率力，浓度量分离后的气体由主阀、副阀控制分两路进入合成积累(C) (C)MPa) (h~)(gNm) (kgh)(h)塔,在催化剂作用下反应生成甲醇。反应后的气升温I 212~6025~30 5 >3 400体自塔底出来进人水冷却器冷却,冷却后的气体I 3/5 60~80 <10 5 >3400 <1.5 40进人醇分分离甲醇,分离下的甲醇由阀门控制送I 25/30 80~105 <2 5 >3400 <2.0 60往精馏中间槽，气体-路经水洗塔进行洗涤后,还原初期10/40 105-125 <55 >3400 <2.0 60送往铜洗工序,洗涤下的稀甲醇送往精馏稀甲醇遜主期I 12/52 125-160 <55 >3400 <2.0 6(槽;出醇分后另一路气体进人循环机,经提压后I 10/62 160-200 <55 >3400 <2.0 6C进入油分,与压缩来的气体汇合进行下一-循环。I 3/65 200~230 10 5 >3400 <1.0 25原料气[油分下一+合成塔一+水冷器还原未期3/68 230~240 <55 >3 400降温1/69 240~200 10换气20010~13循环机]水洗塔←_ 醇分去铜洗淡甲醇↓去精馏2001-12- 24T4:15系统置换合格(O2≤<0.2%)后,电炉通电开始催化剂升温还原。催化剂的升图1甲醇合成工艺流程图温还原按照预定方案进行,并根据出水的实际情3主要设备规格( 见表1)况调节升温速率，还原时系统压力控制在表1主要设备规格5.0MPa。催化剂层温度升到74C时,有少量水出设备名称设备规格数量(台)现,调节电炉,控制升温速率<10C/h。热点温度油分离器DN1 000 H=6 941mm合成塔DN1 200 H=17 610mm升到81.6C时，出水进入旺期。为保证空速,开2醇分离器DN1 000 H=6 650mm台5.5m/min的循环机，在正常还原的条件下,只水洗塔DN1 000 H=9 565mm水冷器6355x 2100 x 3500mm F=200m’有氧化铜还原，这是一一个强放热反应,反应式: .循环机5.5m2/minCuO+H2= =Cu+H20+86.7kJ/mol ,还(下转第38页)方方数据38小氮肥设计技术2005年第26卷化热为2 483kJ/kg。配置的电加热为1 200kW)1 263.82-1 020=243.82kW.h则每小时平均所需热量为:在还原操作中解决方法, . -是在还原主前期1)催化剂还原所需热量为:适当降低循环量,提高水汽浓度,一般来说在升FegO.+4H2= =3Fe+4H20(气)- I8.17x 104kJ/kmo),温结束转人主前期时,此时的催化剂可视为全氧按每小时出水875kg计算其反应吸热(Q1)为:化态型，水汽浓度略高些对催化剂的影响甚少Q=18.17 x 104 /(4x 18)x87.5x 1/3 600(有关材料介绍这阶段可控制在3 ~ 5g/m23左右),=61.34kW.h随着时间和还原度的增加,逐步降低。二是利用2)因为还原反应生成的是液态水,故而水的反应热,从氨的合成反应化学方程式可得知:汽化热量为(Q2):N+3H2- +2NH3+10.868 x 10 kJQz=87.5 x 2483/3 600=60.35kW.h折算成电能则为(每1kW .h所放出的热量为3)循环气带走的热量(Q,):3 603kJ)Q=5 000x 9.62/22.4x 31.5 x60x 1/3 600每kgNH;=(10.868 x 10)/(2x 17 x3603)=1 127.34kW.h=0.887kW.h4)内件和催化剂升温所需热量为(QJ):所以在还原度> 40%时,为避免过多的损失Q=(31 746 x 0.586+16 000 x 0.502)x 2/3 600还原时间，可考虑选择随着还原度的进- - 步增=14.79kW.h加,而逐步微加压,利用反应热的增加来加大空EQ总=Q1+Q2+Q3+Q4速,降低水汽浓度,提拉底部温度。此时,上述的=61.34+60.35+1 127.34+14.79适宜H2含量与传统的高氢还原相比,气体成份不.=1 263.82kW.h需作很大的调整即可满足要求,可适当降低原料考虑到电加热器的安全操作因素,按额定功消耗,降低还原成本,缩短还原时间,最终获得较率的85%计则实际功率为:1 200 x 0.85=1 020kW.h为理想的催化剂活性。正常还原与实际提供的热量缺口为:(收稿日期:2005-03-02)***************.***************(上接第28页)原过程中，当空速和氢浓度恒定(3 )整个过程尽量控制在低温下出水。时,还原速度主要取决于温度,因此温度的提升(4)实际的升温速率必须根据出水的实际情应小心谨慎,不可操之过急,实际的升温速率根况来控制。据出水的实际情况控制，严格控制同平面温差(5)还原过程中必须控制同平面温差,同平<10C ,升温还原共历时69h, 实际升温还原曲线面温差>10时应恒温，待同平面温差缩小甚至与计划还原曲线见图2。消除以后再往下进行。250- -实际温度(6)操作过程中,压力要稳,切忌提温、提压s200-计划温度两者并用。(7)还原过程中,CO2≥3%系统应进行置换。观100E(8)换气后先进行轻负荷生产,不少于48h。506使用情况20 3040 50““ 60“ 70时间(h)该联醇装置投产以后,有效地解决了净化能图2 C2 催化剂升温还原曲线力不足的问题,取得了非常好的效益。在实际生5升温还原小结产中,该催化剂表现出非常好的活性,至今已连(1)升温还原操作总的原则是要掌握“两高、续运行1 100多天。催化剂热点温度在(268 土两低、两稳、两控”。5)C，日产平均在90t以上,CO转化率高达80%(2)60C开始试放水，并做水汽浓度分析。以上。鉴于目前甲醇市场价位居高不下,因为效80C后进人出水旺期。为保证空速，开2台益好,在2003年,又扩建一套同样联醇装置,仍5.5m2/min的循环机,若只开1台,则相应提高压使用Cxm型催化剂。力并减分搬始速率。(收稿日期:2005-05-24)