合成塔105D催化劑暫時性失活原因分析及措施

摘 要：事故處理后，開工過程中發(fā)現(xiàn)合成塔催化劑失活，經(jīng)過原因分析和現(xiàn)場確認，發(fā)現(xiàn)是由于停工時普里森的冷凝液反竄進合成塔造成，經(jīng)過對催化劑進行重新還原，活性恢復到開工前。

關鍵詞：催化劑;合成塔;失活;還原

大慶化肥廠合成氨裝置是七十年代引進美國凱洛格生產(chǎn)技術，1976年9月6日建成投產(chǎn)，日產(chǎn)合成氨1000t，二十年來經(jīng)過不斷的技術改造，目前生產(chǎn)能力達到日產(chǎn)1500t。合成系統(tǒng)由塔前分氨改為塔后分氨，合成反應為大小合成塔串聯(lián)運行，操作壓力15MPa，操作溫度320-502℃，使用鐵作為合成氨反應催化劑。

2013年5月26日21：10由于小合成塔入口閥HIC309法蘭泄漏著火，后部緊急降壓、減負荷、甩合成、停103J、甩甲烷化，21：50著火處火滅。27日處理完法蘭漏點后開車，23：00合成系統(tǒng)充壓并氣密合格，改升溫流程。5月28日4：00發(fā)現(xiàn)105D催化劑失活，決定進行還原操作。5月29日13：10102B滅火，合成裝置產(chǎn)氨，105D催化劑活性基本恢復事故前效果。

1 105D催化劑升溫及還原經(jīng)過

2013年5月27日23：00105D壓力升至8.0MPa后，23：29導氣進行升溫時，169F液位達到30%報警，立即到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)169F有較高液位，進行現(xiàn)場排液，為油水混合液體。

5月27日23：36，合成塔正常進行升溫時，在入口閥及溫度控制穩(wěn)定的情況下，合成塔一層床層溫度突然出現(xiàn)一波快速的上升，床層溫度最高上升至563℃，發(fā)現(xiàn)床層超溫（指標≤502℃）后，立即打開入口冷激閥降溫，床層溫度快速下降。在導氣的同時106F液位開始上升，23：35：50達到滿液位。立即關閉合成塔入口閥MOV307、出口閥SP70，停止升溫。

5月27日23：50在105D溫度恢復正常后，繼續(xù)導氣升溫，發(fā)現(xiàn)床層沒有溫升，沒有反應。決定采取用開工加熱爐輔助升溫的方式升溫，28日1：00102B點火，1：10合成塔開始升溫，4：00合成塔床層溫度逐漸上升至400℃，仍然沒有溫升，沒有反應，判斷催化劑中毒，決定進行還原操作。

2 催化劑暫時性中毒的原因分析

問題出現(xiàn)后，化肥廠對停車后105D的相關數(shù)據(jù)進行了認真的分析，判斷在聯(lián)105D時，有水及油進入105D，造成催化劑暫時性中毒。分析如下：

2.1 本次停車為緊急停車，工藝系統(tǒng)壓力下降快，103J停機后從浮環(huán)密封處存在少量油漏入工藝系統(tǒng)的可能（每次開停車過程中都存在這種可能，尤其是事故停車過程中）。

2.2 在生產(chǎn)運行過程中，平時系統(tǒng)中漏入的潤滑油，在從103J出口至169F的管線、設備上掛壁，開車時油帶入105D。

2.3 169F罐底殘存少量油排不凈，在開車工藝氣的沖擊下帶入105D。

2.4 105D進入的水經(jīng)分析來自普里森201E塔，分析如下。

5月26日HIC309法蘭著火后，緊急甩合成，合成系統(tǒng)快速降壓，PRISM的馳放氣流量FC215-1下降至5500 Nm3/h后，聯(lián)鎖動作，204L、206L分離器切除，預處理正常運行。如圖一所示：閥門狀態(tài)為：②④⑦⑧閥關閉，①③閥開。流程為：馳放氣由閥⑨進201E后走③①閥，去馳放氣管網(wǎng)。

停車后105D系統(tǒng)降壓，26日22時壓力卸到0.3MPa以下后，關①閥，22：04去檢查202J是否停泵時，發(fā)現(xiàn)202J已停，車間人員立即去合成系統(tǒng)接膠帶置換，給HIC309法蘭接膠帶吹風降溫。27日3時，車間組織對合成系統(tǒng)停工狀況進行全面檢查，將202J出口截止閥關閉。

分析：查DCS歷史趨勢，201E在PRISM停后，26日22：20201E出現(xiàn)了滿液位，合成系統(tǒng)壓力（PR105D）下降至0.05MPa左右，由于PRISM系統(tǒng)的壓力低，202J泵的冷凝液來自112-J（表冷器冷凝液泵）壓力在0.7MPa左右，致使進201E的水量仍然維持在1t/h以上，又查106F液位，22：12開始，106F液位由62.08%逐漸上升至93%，進一步證實了201E的水通過進入201E馳放氣線反竄（201E入口馳放氣線上的單向閥不嚴）至106F（具體流程如圖二）。

冷凝液反竄至106F至SP70前的管線內(nèi)，開車在103J升速正常，合成系統(tǒng)充壓至8.0MPa，開SP70時，SP70管線前的冷凝液快速經(jīng)過103J高壓缸，到達169F，DCS出現(xiàn)30%高液位報警，現(xiàn)場檢查冷凝液帶入105D。經(jīng)估算，201E的冷凝液約有4-5t進入106F，其中約有1t水進入106F至SP70的管線內(nèi)，在169F分離約0.5t水，最后0.5t水進入105D。

lt;E：＼123456＼中小企業(yè)管理與科技·上旬刊201510＼1-297＼6-1.jpggt;

圖一 "PRISM流程

lt;E：＼123456＼中小企業(yè)管理與科技·上旬刊201510＼1-297＼6-2.jpggt;

圖二 "PRISM冷凝液反竄流程

3 還原操作

按照廠家要求，逐漸提高床層溫度，5月28日10：00分開始床層溫度基本穩(wěn)定在500-530℃之間，一層溫升為80℃，11：00分連續(xù)有產(chǎn)品氨產(chǎn)出。5月29日0：00一層溫升達到100℃，二層也有20℃溫升，氨產(chǎn)量增加到16t/h，13：10102B滅火，15：00產(chǎn)量達到30t/h，105D床層溫度及溫升逐漸恢復正常。

4 結束語

經(jīng)過一段時間的運行，合成塔催化劑性能已經(jīng)恢復到停工前狀態(tài)，說明合成塔催化劑水中毒后，經(jīng)過提高催化劑床層溫度通過重新還原可以恢復活性。