NC307催化剂在鲁南化肥厂初期应用总结.doc

中低压甲醇合成催化剂C307的工业应用赵翠翠（ 兖矿鲁南化肥厂 山东滕州 277527）[摘 要]: 本文主要介绍C307型中低压甲醇合成催化剂在德士古原料气系统前期工业应用情况[关键词]: C307甲醇合成催化剂 工业应用 活性 质量 Industry Application of C307 Synthesizes Catalyst in M&l-pressure methyl SynthetizeZhao cui-cui YanKuang Lunan Chemical Fertilizer Plant, ShanDong TengZhou 277527,ChinaAbstract：This paper introduces the industry application of C307 synthesizes catalyst in m&l-pressure methyl synthetize to apply the circumstance in the ex- period in system of Texaco raw material.key words： C307 synthesizes methyl synthetize catalyst、 industry application、activity 、quantity兖矿鲁南化肥厂（原山东鲁南化肥厂）甲醇分厂是以美国德士古公司的水煤浆气化技术生产水煤气，采用国内全气量变换、NHD脱硫脱碳工艺生产甲醇及合成氨原料气体。

其甲醇为低压合成法，年产甲醇10万吨该系统采用华东理工大学等单位研制开发的“绝热－管壳复合” 型甲醇合成塔，设计压力5.0MPa，塔内共装填催化剂21.3m3，管间为沸腾水，并副产1.3 MPa的蒸汽 2003年7月，本装置装填了由南京化工集团研究院研制生产的C307型低压甲醇合成催化剂①，于2003年7月16日投入运行，截止到2004年6月30日止，实际运行时间327天，笔者现就本炉催化剂在兖矿鲁南化肥厂的前期使用情况进行总结1.0 工艺流程及设备1.1 工艺流程由德士古水煤浆气化技术生产的水煤气经全气量耐硫变换、高温水解、NHD脱硫、脱碳、低温水解、精脱硫净化进入联合压缩机，经联合压缩机的压缩段和循环段分别加压后的新鲜气和循环气进入缓冲罐，混合后的气体进入合成气预热器壳层，被来自合成塔的反应气预热到195℃～225℃，然后由合成塔顶部斜向45°进入塔内进行反应，反应后的气体由塔底出来，经入塔气预热器管程，被管间的合成气冷却到90℃左右，进入甲醇水冷器再次冷凝冷却到30℃，然后进入甲醇分离器经分离器分离后的气体绝大部分返回联合压缩机加压循环利用，少部分气体经水洗涤后送净化变换系统回收利用。

经分离器分离出的液体甲醇减压后送入甲醇膨胀槽，经闪蒸后送往精馏系统1.2 　合成系统主要设备简介 见表1 表1.合成系统主要设备简介序号设备名称规格型号数量1甲醇合成塔Ф2800,H=13545mm；列管：Ф44×2,L=7000. n=229012汽包Ф1400 , V=6m313、入塔预热器Ф1300,H=15829mm；.列管：Ф19×2,L=12000 n=201314甲醇水冷器Ф1000, H=8710mm，列管：Ф19×2,L=6000. n=126725分离器Ф1800×88301Ф1400 , L=6052mm V=7m316联合压缩机4M25-16/19-51.5-50/45-51.5-BX32 催化剂的物化性能及装填2.1 NC307型甲醇合成催化剂的物化性能NC307型甲醇合成催化剂外观为两端球面的黑褐色圆柱体，外形尺寸为圆柱型：Φ5×（4～5）mm，堆密度为1.4～1.6Kg／l；比表面积90～110m2/g其成份主要是由铜、锌、铝等一些氧化物组成， 其中CuO 45% ~ 60%、ZnO 20% ~ 30%、Al2O3 5%~10%、H2O 3% ~6%，另外还含有少量的石墨。

技术指标见表2表2 NC307甲醇催化剂技术指标.活性初始活性（甲醇时空产率）g/(mL·hr)≥1.3耐 热 后（甲醇时空产率）g/(mL·hr)≥1.0强度平均径向抗压碎力N/cm≥1852.2 适用操作条件范围操作温度：190～300℃ 最佳温度：205～265℃操作压力：3～15Mpa 使用空速：4000～20000h-12.3 催化剂装填本炉催化剂在入塔之前使用筛子进行过滤，使粉尘尽量去除耐火铝球采用中铝球以保证其使用强度装填情况是：合成塔下部封头装Φ25、Φ10的惰性氧化铝球 8.18m3 ；装填催化剂21.3m3，其中管内装填催化剂19.69m3，绝热层装填催化剂1.55m3装填情况见图23. 催化剂升温还原2003年7月12日，在系统置换合格的前提下转入催化剂的升温还原升温还原过程严格执行南化研究院制定的《NC307型甲醇合成催化剂升温还原方案》，采用低氢还原方法，以还原出水率来控制还原进度在催化剂升温还原的过程中，由于发现还原水呈深蓝色，还原气中含氨，停止还原改换氢气源，延迟了还原进度6小时7月16日9：00放水结束，转入轻负荷生产。

整个升温还原过程历时92小时，有效升温还原时间约86小时在整个还原过程中，虽因还原气含氨中断还原进程，但整个过程出水均匀，温度易于控制，催化剂还原比较彻底，累计出水量 6534.4Kg，占催化剂总重量的18.72% 3.3 催化剂升温还原概况 阶 段时间（h）合成塔 出口温度℃入塔气量Nm3/h压力MPa入塔气H2%备 注升温Ⅰ330～60665900.750Ⅱ1260～120644650.730Ⅲ11120～1701385000.870Ⅳ21701385000.80还原Ⅰ15170～1901385000.800.42～1.0Ⅱ29190～2101385000.80.37～0.64还原中断一次Ⅲ10210～2201385000. 8～0.830.24～0.59Ⅳ12220～2291385000.36～18.9210～20催化剂升温还原概况见表3 表3.4. 催化剂应用4.1. NC307型甲醇催化剂使用初期几项工艺指标的规定根据NC307甲醇催化剂的性能特点及催化剂生产厂家的指导意见，为保护使用好该炉催化剂，升温还原结束之后对本炉催化剂轻负荷期间及使用初期的热点温度等控制指标做出规定，具体规定如下：① 轻负荷期间热点温度 225±1℃② 使 用 初期热点温度 228±1℃③ 初期气体入塔前压力 ≤ 3.5MPa（表压） ④ 初期入塔CO含 量 ≤3%～4%⑤ 轻负荷第一阶段新鲜气量 ～22000Nm3/h（2 天）， 轻负荷第二阶段新鲜气量～30000Nm3/h（3～4天），轻负荷之后转入正常生产需在两机满量情况下运行二周以上时间再做加量调整。

⑥ 使用初期压力尽量控制低限操作4.2使用初期实际工艺指标控制4.2.1 入塔CO、CO2含量的指标控制入塔CO含量的指标由于受前净化系统变换汽气比的控制无法降下来，使用初期1.5个月时间内CO含量始终在9.0%～11.0%，后来经过采取往合成系统配纯H2的方法才将入塔CO含量降至8%左右，对初期活性造成一定的影响CO2的含量也由于前系统控制不好，含量经常在2.5%～9.0%之间波动，大部分时间在5.5%左右4.2.2 气量及产量轻负荷期间的温度、压力、气量等指标基本是按照前述规定执行，但大约在还原结束20天之后，企业从市场价格方面等考虑，将新鲜气量大幅度提高，2003年8月13日开启三机，新鲜气量达到47100Nm3/h，循环气量达到240000 Nm3/h，在前系统工况正常情况下，甲醇系统每天平均生产精甲醇352吨最高日产达到419.87吨，最高周产记录2874.10吨，时空产率达到0.82 t/(m3·hr)，该产量下的工艺参数：系统压力：4.14MPa，催化剂床层热点温度228℃2003年10月中旬，本厂对甲醇合成系统进行了扩产改造，充分利用设备富余量，填平补齐，新并入一台直径Ф1800的甲醇合成塔，内装8m3 与原塔同型号的 NC307甲醇催化剂，同时对入塔气预热器、甲醇水冷器、分离器等进行了配套改造，目前设计生产能力达到年产精甲醇13.5万吨。

自2003年7月16日投入运行，截止到2004年6月30日止，本系统实际运行时间327天，共生产精甲醇138209吨（其中前100天为单塔生产，即年产10万吨装置运行，改造之后装置设计能力达到年产精甲醇13.5万吨）4.3 催化剂的热点分布合成塔绝热层设计装填高度为400mm，但由于第一炉C306催化剂卸出检查发现，原在绝热层装填的200mm催化剂经过三年的运行，催化剂体积高度只降低了90mm，全炉催化剂收缩率<3%，因此，根据该催化剂收缩率低的特点，为安全起见，与南化研究院商定本炉催化剂绝热层的装填高度定为250mm生产初期，在入塔气量20×104 Nm3/h 情况下，合成塔催化剂的热点分布在催化剂的列管上部，即在上部热偶TIR5407处，当新鲜气量加至43000 Nm3/h,时，反应下移，热点下移到床层下部热偶TIR5408处一旦负荷降低，热点又恢复至上部TIR5407处4.4 新鲜气中硫含量的控制该厂对新鲜气中硫含量的控制一直非常严格，新鲜气体中的总硫含量基本上控制在0.05PPm以下4.5 甲醇合成生产运行情况合成塔运行数据见表4项目时间气体温度℃催化剂床层℃压力MPa流量Nm3/h入塔气分析%产量入塔出塔入水冷器入分离器TIR5406TIR5407TIR5408塔前塔后入塔气×104新鲜气×104COCO2H2平均粗醇m3/h2003.7.16192223.57731199.7227.62253.213.16312.602.167.580.86127.2519322886331982282283.793.6320.663.629.233.2069.2218.1419322989291942262284.123.9024.094.715.642.7667.7239.2019222984291942252284.133.9125.12.8213.683.0267.12210.3019422988321962。