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摘要：结合二段炉转化工艺的特点和催化剂的性能，总结了B16系列催化剂在使用中的运行情况，分析了部分催化剂结焦的原因并采取了有效的预防措施被提议。
关键词：二段转化炉;结焦;对策
1概述
某工厂的第二套合成设备分为原料气压缩和脱硫、一步转化、两步转化、一氧化碳转化、二氧化碳去除、甲烷化、分子筛干燥、低温纯化、合成气压缩、氨气转化器。第一段的水碳入口比设计为2.5，第二段炉的空碳比（质量比）的设计值为3.11。
第二阶段转化过程：压缩空气在第一阶段转化器中预热至500摄氏度，然后送至第二阶段转化器。燃烧过程空气中的氧气和第一段转化器出口气体中的氢气，在第二段炉的上部空间中进行反应，形成碳氧化物和水并产生热量，然后混合气体两段式转化器的镍转化催化剂床层依次通过高温和低温，工艺气体中的甲烷继续转化为氢和碳氧化物。
在2019年对第二段炉的混合器进行大修和更换时，发现高温区的催化剂顶层约为10厘米高，并且粉碎严重。为了确保大修后设备的经济运行，更换了催化剂并分析了空载的催化剂。
2第二阶段转化催化剂结焦的原因分析
2.1催化剂的选择
最初在2009年10月投产了一个装置中第二套氨合成装置的第二段炉的催化剂。它使用新型的第二阶段转化催化剂。高温和低温催化转化器型号分别为B16-TSL和B16-SL。该催化剂广泛用于各种类型的转化器中，例如转化器在国内外的大型合成氨工厂中，甲醇工厂的自热转化器和普通的两阶段转化器也满足特定工厂对催化剂的选择要求。
2.2催化剂加载方式的影响
催化剂的填充质量与床的气流分布，床的阻力和催化剂的性能直接相关。严格按照填充要求填充炉催化剂。这种稀相高催化剂负荷对高分子量芳烃类“焦炭前身物”能起有效“吸收剂’的作用。改为全提升管反应器后，由于采用了高效率的气固分离器，稀相催化剂携带量大大减少，催化剂与烃类反应接触的时间显著缩小，只有极少量的催化剂可用来冲刷液相“结焦前身物”，使得这种未被吸收的生焦物质能自由地在设备表面上沉积。
启动后，分析催化剂床压差的变化。催化剂床压差随着运行时间的延长而逐年增加，这表明催化剂填充量符合要求。
2.3第二阶段转化催化剂的在线使用时间
某工厂的合成氨工厂于2012年3月正式投入运行，该催化剂的计划寿命超过了4年。
2.4减少催化转化器的加热
与第一段转化器的化学进料一起在第二段炉中进行催化剂的还原，并且根据第一段转化器的出口温度在729摄氏度下控制还原温度。水/碳比为5至7，还原室的速度为400至600小时。压力为0.5至1.0MPa，还原温度在恒定温度下保持8小时。减压合格后，压力和负载逐渐增加并恢复正常操作。
2.4.1水碳比
在设备水碳比控制为2.67至2.83，并且催化剂上不积碳。
2.4.2空碳比
自工厂投产以来，已计算出空气碳比，并将空气碳比调节为3.04至3.28。平均空气碳比高于3.11的设计值（3.23）。在较高的空气-碳比被调节得更高之后，第二段炉的上部释放出更多的热量。
2.4.3温度
在第二段炉的操作过程中，床中没有过热现象。
2.5启动和关闭催化转化器上的设备的影响
第二階段转化催化剂在1000～1250摄氏度下具有相对稳定的结构，活性和强度。在1300～1450 f时，它不会短时熔化，收缩或变形，并且活性损失仍在可接受的范围内。当启动，停止和添加或切断工艺空气时，第二段炉的温度很快会导致650摄氏度到1200摄氏度的温度突然变化，或者正常工作温度急剧下降，并对第二段转化催化剂产生热冲击。
自从调试该装置以来，由于设备大修和耗尽，它已经关闭了49次，由于空气系统故障而关闭了5次。在意外关闭设备的情况下，系统处理会导致催化转化器产生热冲击。
2.6工艺介质中杂质含量对催化剂的影响
工艺介质的原料为天然气，经脱硫罐合格，工艺蒸汽和工艺空气的所有指标均合格，对催化剂中毒无影响。取出并分析从第二段转化器排出的催化剂，没有中毒现象。硫含量为0.084%，氯离子为0.004%。在对设备正常运行期间的工艺参数进行全面分析之后，第二阶段转化器中催化剂结焦的主要原因是设备正常运行期间对空气-碳比的控制高于设定值。
第二段炉的上部散发出大量热量，同时装置的计划外关闭也会对催化剂产生热冲击。
2.7设备损坏对催化转化器的影响
在2019年的大修期间，检查了第二段炉空气歧管，发现该空气歧管严重燃烧。
空气分配器损坏后，漏气量继续增加，这在一定程度上影响了空气分配器的分配能力，这对流经分离器横截面的工艺气体的分配有一定影响。催化剂床层，并导致第二阶段转化器中催化剂的加热不均匀，甚至导致局部过热。
3针对催化剂焦化问题的纠正措施
3.1在设备正常运行期间仔细控制空碳比
结合设备的整体运行经济性，在进行重大维修之前，已降低了空碳比。
3.2改善生产操作的稳定性
使用多种检查方法对设备进行彻底检查，并及时消除隐患。提高员工素质，制定设备问题应急计划，并对所有员工进行培训。针对正常设备操作和紧急响应的不同需求执行伤亡演习。
3.3增加第二段转化床层的低温链
为了避免转化器出口温度在短时间内异常下降，发生低温的情况会导致空气和氢气在第二段炉的顶部燃烧掉。当温度恢复到自燃温度时，第二段炉顶部的空气和氢气将重新点燃以溶解大量热量，从而导致催化剂烧结甚至爆炸。因此，将第一段转化器的出口温度和第二段炉的两个床的温度设置为两个低温联锁装置中的三个。 3.4优化二段炉的启动参数
在启动过程中，第二段炉经历四个步骤：氮气加热，蒸汽加热，工艺气体加热和最终空气注入。由于催化剂与水接触，因此有结块的风险。在将氮气的温度加热至蒸汽之后，在第一转化器的出口处出现约20摄氏度的温度下降，在氮气循环的变化期间将第一转化器变为蒸汽。将其调节到450摄氏度的上限温度。第二段炉的出口温度高于350摄氏度。只有当第二段炉允许蒸汽通过时，系统背压才会进一步降低，以确保流经第二段炉催化剂的工艺气体不会冷凝出现水。严密控制第二阶段转化炉的加热速率，以避免温度过高而导致强度降低和粉碎。
3.5防止设备停机和维护催化转换器的保护
还原后，催化剂不应与空气直接接触。为了确保催化剂的活性，每次对设备进行大修或处置时，催化剂都会被蒸汽氧化。在第二阶段转化器中关闭空气并停止进入第一阶段转化器的进料气后，第一阶段转化器将继续让蒸汽通过以维持预期的流量，并将第一阶段转化器的出口温度保持在约750摄氏度第二阶段转化器在700摄氏度约8小时。钝化操作，直到第二段炉出口气体基本不含氢为止。在氧化结束之后，将温度降低至比以50至80摄氏度/h的蒸汽的冷凝温度高20至30摄氏度，然后用氮气冷却至室温。
3.6设备维护过程中的催化剂保护
当设备关闭时，催化剂将受到氮气保护，其中氧气含量应小于0.1%，以確保催化剂不与空气接触。
3.7设备维护
及时检查空气歧管，大修并及时更换或修理任何问题，以确保第二段炉顶部的空气和工艺气体均匀燃烧，并且放热稳定。
4结束语
通过结合第二段炉和B16系列催化剂的特性分析第二段炉催化剂的结焦原因，从各种角度采取了有效措施，例如在正常操作过程中进行优化并提高了催化剂的专业质量和催化转化器的利用效率，并延长了催化转化器的寿命。
参考文献
[1]袁一，曾宪龙修订.大型氨厂合成氨生产工艺[M].北京：化学工业出版社，1984：69-85.
[2]向德辉，刘惠云.化肥催化剂实用手册[M].北京：化学工业出版社，1992：88-112.
[3]万龙茂.空气分布器损坏原因分析及改进[J].河南化工，1999：36-36.
盐城万华耐磨材料有限公司 江苏 建湖 224700
关键词：二段转化炉;结焦;对策
1概述
某工厂的第二套合成设备分为原料气压缩和脱硫、一步转化、两步转化、一氧化碳转化、二氧化碳去除、甲烷化、分子筛干燥、低温纯化、合成气压缩、氨气转化器。第一段的水碳入口比设计为2.5，第二段炉的空碳比（质量比）的设计值为3.11。
第二阶段转化过程：压缩空气在第一阶段转化器中预热至500摄氏度，然后送至第二阶段转化器。燃烧过程空气中的氧气和第一段转化器出口气体中的氢气，在第二段炉的上部空间中进行反应，形成碳氧化物和水并产生热量，然后混合气体两段式转化器的镍转化催化剂床层依次通过高温和低温，工艺气体中的甲烷继续转化为氢和碳氧化物。
在2019年对第二段炉的混合器进行大修和更换时，发现高温区的催化剂顶层约为10厘米高，并且粉碎严重。为了确保大修后设备的经济运行，更换了催化剂并分析了空载的催化剂。
2第二阶段转化催化剂结焦的原因分析
2.1催化剂的选择
最初在2009年10月投产了一个装置中第二套氨合成装置的第二段炉的催化剂。它使用新型的第二阶段转化催化剂。高温和低温催化转化器型号分别为B16-TSL和B16-SL。该催化剂广泛用于各种类型的转化器中，例如转化器在国内外的大型合成氨工厂中，甲醇工厂的自热转化器和普通的两阶段转化器也满足特定工厂对催化剂的选择要求。
2.2催化剂加载方式的影响
催化剂的填充质量与床的气流分布，床的阻力和催化剂的性能直接相关。严格按照填充要求填充炉催化剂。这种稀相高催化剂负荷对高分子量芳烃类“焦炭前身物”能起有效“吸收剂’的作用。改为全提升管反应器后，由于采用了高效率的气固分离器，稀相催化剂携带量大大减少，催化剂与烃类反应接触的时间显著缩小，只有极少量的催化剂可用来冲刷液相“结焦前身物”，使得这种未被吸收的生焦物质能自由地在设备表面上沉积。
启动后，分析催化剂床压差的变化。催化剂床压差随着运行时间的延长而逐年增加，这表明催化剂填充量符合要求。
2.3第二阶段转化催化剂的在线使用时间
某工厂的合成氨工厂于2012年3月正式投入运行，该催化剂的计划寿命超过了4年。
2.4减少催化转化器的加热
与第一段转化器的化学进料一起在第二段炉中进行催化剂的还原，并且根据第一段转化器的出口温度在729摄氏度下控制还原温度。水/碳比为5至7，还原室的速度为400至600小时。压力为0.5至1.0MPa，还原温度在恒定温度下保持8小时。减压合格后，压力和负载逐渐增加并恢复正常操作。
2.4.1水碳比
在设备水碳比控制为2.67至2.83，并且催化剂上不积碳。
2.4.2空碳比
自工厂投产以来，已计算出空气碳比，并将空气碳比调节为3.04至3.28。平均空气碳比高于3.11的设计值（3.23）。在较高的空气-碳比被调节得更高之后，第二段炉的上部释放出更多的热量。
2.4.3温度
在第二段炉的操作过程中，床中没有过热现象。
2.5启动和关闭催化转化器上的设备的影响
第二階段转化催化剂在1000～1250摄氏度下具有相对稳定的结构，活性和强度。在1300～1450 f时，它不会短时熔化，收缩或变形，并且活性损失仍在可接受的范围内。当启动，停止和添加或切断工艺空气时，第二段炉的温度很快会导致650摄氏度到1200摄氏度的温度突然变化，或者正常工作温度急剧下降，并对第二段转化催化剂产生热冲击。
自从调试该装置以来，由于设备大修和耗尽，它已经关闭了49次，由于空气系统故障而关闭了5次。在意外关闭设备的情况下，系统处理会导致催化转化器产生热冲击。
2.6工艺介质中杂质含量对催化剂的影响
工艺介质的原料为天然气，经脱硫罐合格，工艺蒸汽和工艺空气的所有指标均合格，对催化剂中毒无影响。取出并分析从第二段转化器排出的催化剂，没有中毒现象。硫含量为0.084%，氯离子为0.004%。在对设备正常运行期间的工艺参数进行全面分析之后，第二阶段转化器中催化剂结焦的主要原因是设备正常运行期间对空气-碳比的控制高于设定值。
第二段炉的上部散发出大量热量，同时装置的计划外关闭也会对催化剂产生热冲击。
2.7设备损坏对催化转化器的影响
在2019年的大修期间，检查了第二段炉空气歧管，发现该空气歧管严重燃烧。
空气分配器损坏后，漏气量继续增加，这在一定程度上影响了空气分配器的分配能力，这对流经分离器横截面的工艺气体的分配有一定影响。催化剂床层，并导致第二阶段转化器中催化剂的加热不均匀，甚至导致局部过热。
3针对催化剂焦化问题的纠正措施
3.1在设备正常运行期间仔细控制空碳比
结合设备的整体运行经济性，在进行重大维修之前，已降低了空碳比。
3.2改善生产操作的稳定性
使用多种检查方法对设备进行彻底检查，并及时消除隐患。提高员工素质，制定设备问题应急计划，并对所有员工进行培训。针对正常设备操作和紧急响应的不同需求执行伤亡演习。
3.3增加第二段转化床层的低温链
为了避免转化器出口温度在短时间内异常下降，发生低温的情况会导致空气和氢气在第二段炉的顶部燃烧掉。当温度恢复到自燃温度时，第二段炉顶部的空气和氢气将重新点燃以溶解大量热量，从而导致催化剂烧结甚至爆炸。因此，将第一段转化器的出口温度和第二段炉的两个床的温度设置为两个低温联锁装置中的三个。 3.4优化二段炉的启动参数
在启动过程中，第二段炉经历四个步骤：氮气加热，蒸汽加热，工艺气体加热和最终空气注入。由于催化剂与水接触，因此有结块的风险。在将氮气的温度加热至蒸汽之后，在第一转化器的出口处出现约20摄氏度的温度下降，在氮气循环的变化期间将第一转化器变为蒸汽。将其调节到450摄氏度的上限温度。第二段炉的出口温度高于350摄氏度。只有当第二段炉允许蒸汽通过时，系统背压才会进一步降低，以确保流经第二段炉催化剂的工艺气体不会冷凝出现水。严密控制第二阶段转化炉的加热速率，以避免温度过高而导致强度降低和粉碎。
3.5防止设备停机和维护催化转换器的保护
还原后，催化剂不应与空气直接接触。为了确保催化剂的活性，每次对设备进行大修或处置时，催化剂都会被蒸汽氧化。在第二阶段转化器中关闭空气并停止进入第一阶段转化器的进料气后，第一阶段转化器将继续让蒸汽通过以维持预期的流量，并将第一阶段转化器的出口温度保持在约750摄氏度第二阶段转化器在700摄氏度约8小时。钝化操作，直到第二段炉出口气体基本不含氢为止。在氧化结束之后，将温度降低至比以50至80摄氏度/h的蒸汽的冷凝温度高20至30摄氏度，然后用氮气冷却至室温。
3.6设备维护过程中的催化剂保护
当设备关闭时，催化剂将受到氮气保护，其中氧气含量应小于0.1%，以確保催化剂不与空气接触。
3.7设备维护
及时检查空气歧管，大修并及时更换或修理任何问题，以确保第二段炉顶部的空气和工艺气体均匀燃烧，并且放热稳定。
4结束语
通过结合第二段炉和B16系列催化剂的特性分析第二段炉催化剂的结焦原因，从各种角度采取了有效措施，例如在正常操作过程中进行优化并提高了催化剂的专业质量和催化转化器的利用效率，并延长了催化转化器的寿命。
参考文献
[1]袁一，曾宪龙修订.大型氨厂合成氨生产工艺[M].北京：化学工业出版社，1984：69-85.
[2]向德辉，刘惠云.化肥催化剂实用手册[M].北京：化学工业出版社，1992：88-112.
[3]万龙茂.空气分布器损坏原因分析及改进[J].河南化工，1999：36-36.
盐城万华耐磨材料有限公司 江苏 建湖 224700