焦?fàn)t氣制甲醇預(yù)加氫催化劑的使用

黃長勝，朱仰明，吳盛海，趙洪升

（山東恒偉化工科技有限公司，山東巨野 274900）

1 概述

山東恒偉化工科技有限公司是山東鐵雄新沙能源有限公司配套的焦?fàn)t氣深加工企業(yè)，建設(shè)有年產(chǎn)140kt甲醇、100ktLNG和PSA提氫裝置，其中甲醇裝置2008年建設(shè)，2012年投產(chǎn)，采用的成熟工藝技術(shù)，配套建設(shè)一套6 000m3/h氧氣的空分裝置、往復(fù)機(jī)焦?fàn)t氣壓縮、兩級(jí)加氫和干法脫硫、純氧部分轉(zhuǎn)化工藝、二合一聯(lián)合透平機(jī)組、絕熱管殼式甲醇合成、三塔精餾等。

2 工藝簡(jiǎn)述

來自焦?fàn)t氣的壓力約2.5MPa、溫度40℃的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過濾器和預(yù)脫硫槽去除油霧和脫除無機(jī)硫后送至轉(zhuǎn)化焦?fàn)t氣初預(yù)熱器，利用轉(zhuǎn)化氣余熱提溫到270℃左右，提溫后的氣體經(jīng)預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器、一級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器，氣體中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，氣體中的氧與氫反應(yīng)生成水，不飽和烴加氫成為飽和烴，加氫轉(zhuǎn)化后的氣體含總硫約250mg/m3，進(jìn)入中溫脫硫槽，將氣體中的絕大部分無機(jī)硫脫除，之后再經(jīng)二級(jí)加氫轉(zhuǎn)化器將殘余的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成無機(jī)硫，最后經(jīng)過氧化鋅脫硫槽把關(guān)，使氣體中的總硫達(dá)到0.1×10-6以下，出中溫氧化鋅脫硫槽的氣體壓力約為1.9MPa，溫度約為350℃送往轉(zhuǎn)化崗位。圖1為加氫和干法脫硫的工藝流程簡(jiǎn)圖。

圖1 加氫和干法脫硫工藝流程簡(jiǎn)圖

3 預(yù)加氫催化劑的使用情況

一級(jí)預(yù)加氫催化劑采用T202鐵鉬加氫催化劑（柱狀）。預(yù)加氫A槽于2019年9月29日硫化完成備用，11月8日投入運(yùn)行，2020年2月16日阻力達(dá)到0.16MPa，催化劑各點(diǎn)溫度無溫差變化，切出系統(tǒng)，首次僅使用了100d的時(shí)間。

3.1 催化劑床層阻力增大的原因分析

焦?fàn)t氣夾帶的雜質(zhì)較多，例如：苯、萘、焦油、粉塵、洗油、壓縮機(jī)油和水等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)隨著氣體夾帶進(jìn)入系統(tǒng)，由于預(yù)加氫是第一道屏障，在催化劑表面結(jié)垢、結(jié)炭、結(jié)塊，造成阻力上升。既然阻力主要是上部，考慮是否可以采用過熱蒸汽對(duì)床層進(jìn)行吹掃，把污染物帶出來，達(dá)到降低阻力、恢復(fù)部分活性的目標(biāo)。

3.2 熱吹流程

熱吹流程，利用來自轉(zhuǎn)化汽包副產(chǎn)的中壓蒸汽，壓力約2.7MPa，溫度220℃，經(jīng)升溫爐加熱至400℃后，蒸汽瞬時(shí)流量5t/h，通過升溫氣管線對(duì)一級(jí)預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器A槽進(jìn)行熱吹，床層各點(diǎn)溫度達(dá)到450℃左右，持續(xù)3～4h，熱吹時(shí)蒸汽現(xiàn)場(chǎng)放空，熱吹過程中嚴(yán)格控制升溫氣管線壓力＜0.7MPa。熱吹流程如圖2所示。

圖2 蒸汽熱吹的工藝流程圖

3.3 第一次熱吹及使用情況

2月18日對(duì)一級(jí)預(yù)加氫A槽熱吹完成后，利用中壓氮?dú)膺B續(xù)吹掃3h，將槽內(nèi)蒸汽全部趕出，防止溫度下降形成蒸汽冷凝液破壞催化劑，同時(shí)，對(duì)該槽充氮?dú)獗３治⒄龎?。催化劑床層自然降溫?70℃左右，于2月22日投入運(yùn)行，投用初期壓差在0.01MPa，持續(xù)運(yùn)行到3月14日壓差逐漸升到0.2MPa切換到B槽使用，催化劑床層溫升約50℃，第一次熱吹后使用了21d。

3.4 第二次熱吹及使用情況

3月19日9時(shí)至17時(shí)按照第一次熱吹流程對(duì)A槽再次進(jìn)行升溫蒸汽熱吹，隨后進(jìn)行了氮?dú)獗飰捍祾咧脫Q。

氮?dú)獗飰捍祾咧脫Q流程：關(guān)閉預(yù)加氫A槽進(jìn)出口閥門，接臨時(shí)氮?dú)夤芫€至進(jìn)口導(dǎo)淋處進(jìn)行充壓到0.5MPa左右，開現(xiàn)場(chǎng)放空閥門至放空總管，多次進(jìn)行充卸壓操作。

因升溫氣管線和正常工藝氣管線，都是高進(jìn)低出，催化劑上層雜質(zhì)因受高溫?zé)岽?，雜質(zhì)下移至出口，若投用后雜質(zhì)帶至后續(xù)催化劑表面影響正常使用。對(duì)熱吹完成后的催化劑多次氮?dú)獗飰褐脫Q吹掃，雜質(zhì)跟隨放空氣排出系統(tǒng)。

于3月22日13時(shí)并入系統(tǒng)運(yùn)行，投用初期壓差在0.01MPa，持續(xù)運(yùn)行到4月3日15時(shí)壓差逐漸升到0.25MPa，因阻力過大退出系統(tǒng)，此次運(yùn)行12d。

催化劑使用初期、末期及兩次熱吹后的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化率跟蹤數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 預(yù)加氫轉(zhuǎn)化器化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)化率

續(xù)表

綜合表1可以得出：催化劑使用初期，有機(jī)硫轉(zhuǎn)化效果較好，轉(zhuǎn)化率在85%以上；催化劑在使用三個(gè)月后活性明顯下降，幾乎沒有轉(zhuǎn)化效果；蒸汽熱吹后，有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化效率較熱吹前有了明顯提高，同時(shí)系統(tǒng)催化劑床層阻力幾乎全部消除，效果極為明顯，說明蒸汽熱吹可以將催化劑表面、上層的結(jié)炭、結(jié)垢等雜質(zhì)部分吹除，重新發(fā)揮催化劑的使用效果。

4 結(jié)束語

通過對(duì)預(yù)加氫催化劑的不扒卸熱吹，催化劑使用時(shí)間延長了33d，相當(dāng)于延長了正常使用壽命的三分之一時(shí)間，由于流程中沒有倒吹流程，假設(shè)從催化劑的下部進(jìn)入蒸汽，從頂部放空，直接把附著在催化劑表面的雜物吹出，熱吹后的效果會(huì)更好，解決阻力的同時(shí)還不污染下部的催化劑。