XNC—98型合成甲醇催化剂升温还原

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  一、 概述:
  XNC—98型合成甲醇催化剂采用低氫(1%H2)还原工艺,催化剂在还原过程中出水量约为催化剂重量的17×10-2—19×10-2,其中物理水3×10-2—5×10-2.,化学水13×10-2—15×10-2,如果还原气中含CO则生成的水会少
  二、 XNC—98型合成甲醇催化剂的组成,物理性质和指数指标
  1.外观颜色及形状:黑色有金属光泽的圆柱体
  2.外形尺寸:mm   φ5(4.5—5.0)
  3.堆密度:kg/L     —1.30
  4.侧压抗破碎强度:N/cm  ≥200
  5.化学组成(10-2m/m)
  组分         CuO      ZnO     Al2O3
  含量Wt%     >52     >20     >8
  6.催化剂质量检验标准规定的活性检测条件下催化剂活性为:
  230℃时  催化剂的时空收率≥1.20kg/L.h
  250℃时  催化剂的时空收率≥1.55kg/L.h
  7.催化剂使用寿命:正常条件下运行寿命为2年以上
  三、 还原前的准备工作
  1.催化剂装填完毕后,应用清洁的空气(N2)将催化剂粉末从合成塔中吹除干净。
  2.公用工程准备就绪。
  3.循环气压缩机、合成气压缩机均以调试合格。
  4.合成系统气密性试验合格。
  5.合成系统的电器、仪器、仪表已调试合格,仪表已校准(合成塔进出口温度、压力及合成回路中各流量显示仪表必须严格校准)。
  6.具备稳定提供还原气H2或CO+H2的条件。
  7.化验室分析工作准备就绪。选择好分析取样点、确保能及时、准确地分析合成塔进出口的CO、H2、O2以及CO2等各组分的浓度。
  8.与厂调度室联系,提出大量用N2申请,必须保证N2纯度>99.9(V%)。
  9.准备好计量还原水的量具,记录表格准备齐全。
  四、 XNC-98型催化剂的升温还原操作
  (一)合成系统N2置换及N2循环的建立
  1.用置换合成环路,包括低压部分的甲醇闪蒸槽液体甲醇管线、开工用加氢管线等在内,每处管路均应置换干净,直至系统中各个取样点、排放口、导淋阀门处取样分析残氧含量≤0.1%时方可认为置换合格
  2.N2彻底置换,对于合成系统开车特别重要,应逐个开启各处导淋或排污进行现场放空,但进行此操作时须特别注意安全,必须佩带O2呼吸器,并两人以上同行。
  3.按循环机操作规程,启动循环机,建立N2循环。逐渐将循环机出口压力调至0.6 MPa左右,将循环量调至最大,合成塔进口压力通过调整补入N2量和控制放空量来使其维持在0.6—0.7MPa恒定压力下进行升温还原
  (二)催化剂的升温还原
  1.合成催化剂还原采用低氢还原工艺,对还原气质量要求如下:
  O2<0.1×10-2      S<0.1×10-6     Cl<0.01×10-2   NH3<10×10-6   CO<1×10-2
  CO2<2×10-2
  不含重金属等有害杂质,不饱和烃和油雾极微量
  2.还原条件为:
  1)压力:0.6—0.7MPa (表压)
  2)温度:最高230℃
  3)空速:900—2000h-1
  4)还原气为含1×10-2 H2或(CO+ H2)与N2的混合气。
  5)整个升温还原过程耗时约51小时。
  3.将合成塔床层进口温度作为还原控制温度,合成塔床层热点温度作为重要的监视温度。
  4.还原过程中,要求入塔和出塔气体分析频率为0.5h/次,N2和H2或(CO+H2)按需要定时取样分析,每小时排水一次病计量,操作数据,每半小时记录一次
  5.升温还原程序
  (1)以≤25℃/h的升温速度,将反应床层温度加热至160℃
  (2)在160℃恒温1—2h,待甲醇分离器液位不再上升,可认为物理水已基本脱尽,将分离器中的排放更有N2泄出后才关闭阀门,隔2分钟再排一次,直至将水排尽。
  (3)小心缓慢地向合成回路间断导入H2或(CO+H2),合成塔入口中H2或(CO+H2)含量为0.2—0.5%(V%),并立即取样分析。仔细观测床层温度,如温度突然升高,应切断还原气。   (4)按升温程序表继续升温,并将入塔H2或(CO+H2)浓度逐渐提至0.5—1%,直至出塔H2浓度﹤0.3%时,表明催化剂已进入主还原期。此时,控制床层温度在170℃左右,维持此条件继续还原。
  (5)床层温度180—190℃左右时,催化剂还原速度开始平缓,此时可将H2或(CO+H2)浓度逐渐提至1.21.5%。
  (6)进入主还原期后,系统中CO2累计较快,应控制CO2含量﹤5%(以出塔气为主),CO2的含量可通过放空和补N2来控制。
  (7)按升温程序表继续升温至230℃,然后将H2(CO+H2)浓度,分别升至2%、5%、15%,并在相应的浓度下分别还原1—2小时左右。
  (8)当合成塔进出口H2浓度基本相等(≤0.1%),排出的还原水与计算的还原出水相近,且几乎不再生成水,整个床层各点温度基本相等,可以认为还原达到终点,还原过程结束。
  (9)停止加入H2或(CO+H2),并盲死补H2(CO+H2)和补N2管线,将催化剂床层温度降至210℃等待投料。
  五、还原操作注意事项及事故的防止和处理
  1.还原过程中,通过控制合成塔入口温度和H2(CO+H2)来控制床层温度,使其不超过230℃.
  2.还原过程的关键是控制还原反应的速度,而反应速度主要与H2浓度和反应温度有关,因此,要求H2浓度分析必须准确、升温必须平稳,并严格控制补H2速度和催化剂的出水率,使整个还原过程平稳进行。
  3.还原过程中应遵守“提氢不提温、提温不提氢”的原则。
  4.在催化剂还原过程中,若循环压缩机因故停车,必须马上切断还原气,关小开工加热炉的输出,必要时开启放空阀,用N2置换系统。
  5.还原过程中必须严密监视床层温度的变化,若床层温度急剧上升,必须立即切断还原气和关闭开工加热炉,必要时可采取系统放空降压,用N2置换整个系统等措施。
  六、开车
  1.初次还原后的开车,还原结束后,将反应器床层温度降至210—220℃等待整个床层温度210—220℃稳定后,引入合成气,控制每小时开压的速率为设计压力的10%(对合成环路要求而言)。对催化剂而言,其他不同的升压速率也是可以的,一般在3.0MPa以前开压速度可以快些。
  2.开车过程中注意合成塔床层温度的变化,随时调整开工加热炉的温度,防止床层温度快速上升,使催化剂中Cu晶粒烧结。
  七、停车
  1.短期停车:停车时间在24小时以内,不影响合成环路,其操作步骤如下:
  (1)停止進合成气。
  (2)继续开循环压缩机至系统中CO、CO2反应完,系统中CO+CO2<0.2%。
  (3)一旦温度开始下降,启动开工加热炉,以维持催化剂床层温度在200℃以上,为达到所需循环量,有可能需要卸压,或者在进行了第一和第二步后停止循环,把压力降到正常开车所需的压力范围。
  (4)维持这些条件,直到再从压缩机得到合成气为止。
  2.正常停车(长期停车)停车时间超过了24h,均安正常停车程序进行:
  (1)按短期停车步骤(1)(2)两项进行。
  (2)降低循环机转速到最小,降低系统压力和温度,降温速度<50℃∕h。
  (3)用N2(99.95×10-2)置换系统,使H2含量<1×10-2,然后停循环压缩机,在整个停车期间保持系统N2压力0.5MP左右,防止空气进入催化剂内。
  3.非计划停车
  如果循环机故障,合成气仍留在环路里,这时前述操作步骤不适用。一般应将系统泄压,保证催化剂床层有气流通过并启动开工加热炉,维持床层温度在200℃以上,等待故障排除。
  八、出水量
  本次催化剂共计33.75吨,出水量共计5.74—6.41吨,其中物理水1.01—1.69吨,化学水4.39—5.06吨。
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