渭河彬州乙二醇項(xiàng)目耐硫變換催化劑的應(yīng)用

韓曉亮

（陜西渭河彬州化工有限公司，陜西 彬州 713500）

0 引 言

陜西渭河彬州化工有限公司建設(shè)年產(chǎn)30萬t乙二醇項(xiàng)目，于2021年1月4日一次開車成功。該項(xiàng)目的變換工段由2個(gè)變換爐（R1501R1502）串聯(lián)使用，變換催化劑采用昌邑凱特新材料有限公司生產(chǎn)的常規(guī)態(tài)耐硫變換催化劑KC-103。該催化劑使用前需進(jìn)行硫化，即采用工藝氣加硫磺進(jìn)行還原硫化。

主要介紹了變換催化劑從裝填、開車再到系統(tǒng)穩(wěn)定的整個(gè)流程，同時(shí)，總結(jié)出了在初期開車過程中影響變換催化劑使用壽命的因素。

1 催化劑介紹

陜西渭河彬州化工有限公司乙二醇項(xiàng)目變換工段使用的催化劑為昌邑凱特新材料有限公司生產(chǎn)的常規(guī)態(tài)耐硫變換催化劑KC-103。催化劑KC-103為鈷鉬系寬溫催化劑，具有適應(yīng)范圍廣、操作彈性大、硫化過程穩(wěn)定、活性良好，以及使用壽命長等特點(diǎn)。

KC-103催化劑的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 催化劑的技術(shù)指標(biāo)Table 1 Technical indexes of catalyst

催化劑于2020年9月裝填完成，第一、第二變換爐按照設(shè)計(jì)院與催化劑廠家給出的方案進(jìn)行了裝填，并于2021年1月份投用。

單系列各單元裝填數(shù)量見表2。

表2 單系列各單元裝填數(shù)量Table 2 Loading quantity of each unit in single series

2 變換工段設(shè)計(jì)條件

進(jìn)入變換裝置的粗煤氣經(jīng)過氣液分離器后，分成2股。

（1）一股粗煤氣（約為43 mol/%）經(jīng)過原料氣預(yù)熱器、第一變換爐、中壓蒸汽過熱器、原料氣預(yù)熱器、中壓蒸汽發(fā)生器、第二變換爐，以及一系列換熱器回收熱量后，送至凈化裝置。

（2）另一股粗煤氣（約為57 mol/%）經(jīng)過換熱器回收熱量后，送至凈化裝置。

變換工段流程示意圖如圖1所示。

圖1 變換工段流程示意圖Fig.1 Flow diagram of transformation section

3 催化劑硫化

3.1 催化劑的硫化方式

KC-103催化劑為常規(guī)態(tài)催化劑，使用前應(yīng)進(jìn)行硫化。目前，行業(yè)內(nèi)變換催化劑硫化的方式主要分為以下2種。

（1）二硫化碳+氫氣循環(huán)硫化。

（2）工藝氣+硫磺直接放空硫化。

根據(jù)設(shè)計(jì)和催化劑廠家方案，該裝置硫化采用工藝氣+硫磺進(jìn)行硫化。

3.2 催化劑的硫化過程

（1）催化劑在硫化前先進(jìn)行升溫，根據(jù)升溫硫化曲線，將2個(gè)變換爐床層溫度升至＞220℃，但應(yīng)控制溫度＜280℃，以免硫化過程中床層超溫。當(dāng)床層溫度達(dá)到220℃時(shí)，開始緩慢引入原料氣進(jìn)行硫化。

（2）引入工藝氣約為2 000～3 000 m3/h，逐步減小氮?dú)饬髁康?8 000 m3/h（不減也可，視工況調(diào)整）。

（3）調(diào)節(jié)開工加熱爐出口的氮?dú)鉁囟?，維持反應(yīng)器入口溫度為220℃。密切觀察床層溫度的變化，控制床層與入口氣體之間的溫度差≤30℃。

若床層與入口氣體之間的溫度差＜30℃，則適當(dāng)增加工藝氣流量；若床層與入口氣體之間的溫度差＞30℃，則適當(dāng)減小工藝氣流量。

（4）當(dāng)工藝氣達(dá)到20 000 m3/h時(shí)，若第二變換爐出口的H2S含量顯著升高，可適當(dāng)提高入口溫度到250℃，以進(jìn)行催化劑深度硫化，提溫速度一般為≤15℃/h。

（5）當(dāng)入口溫度達(dá)到250℃，出口氣體中硫含量不再繼續(xù)減少，且與入口硫含量基本持平時(shí)，說明硫化基本結(jié)束（一般出口硫＞80%入口硫時(shí)，可認(rèn)為硫化結(jié)束）。

為了縮短硫化的時(shí)間，可向煤中加入硫磺。一般應(yīng)保證原料氣中的硫含量＞3 000 mg/L（干基）。

催化劑升溫硫化溫度曲線如圖2所示。

圖2 催化劑升溫硫化的溫度曲線Fig.2 Temperature curve of catalyst temperature raising vulcanization

4 催化劑使用

該公司變換系統(tǒng)變換爐于2020年12月28日開始升溫，2021年1月9日變換系統(tǒng)開始導(dǎo)入工藝氣進(jìn)行硫化，2021年1月12日硫化完成，正式導(dǎo)氣，變換系統(tǒng)開始逐漸穩(wěn)定運(yùn)行，至今運(yùn)行8個(gè)月（期間有停車情況）。

2021年7月1日到7日每日10點(diǎn)第一變換爐催化劑的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3。

表3 第一變換爐催化劑的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 3 Partial operation datas of catalyst in the first shift furnace

第二變換爐催化劑的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見表4。

表4 第二變換爐催化劑部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Table 4 Partial operation datas of catalyst in the second shift furnace

由表1、表2可以看出，目前2個(gè)變換爐床層溫度相對(duì)穩(wěn)定，變換效果良好。

就目前來說，催化劑的活性和穩(wěn)定性均正常，但從長遠(yuǎn)來看，在初期開車過程中，由催化劑引起的問題將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，開停車次數(shù)較多。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來看，這2爐催化劑的使用壽命可能較常規(guī)操作條件要低。

第一、第二變換爐催化劑目前運(yùn)行良好，但在使用過程中暴露了一些問題，對(duì)在本次初期開車出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，也為初期開車的其他企業(yè)提供經(jīng)驗(yàn)。

問題總結(jié)如下。

（1）在催化劑的裝填過程中，其設(shè)計(jì)裝填量與實(shí)際裝填量不符。第一變換爐的設(shè)計(jì)裝填量為43 m3，實(shí)際裝填量為40.5 m3，第二變換爐的設(shè)計(jì)裝填量為21 m3，實(shí)際裝填量為20.5 m3，2臺(tái)爐子共少裝填約3 m3催化劑。因?yàn)闋t內(nèi)設(shè)計(jì)的除垢器占用了一部分空間，致使裝填量不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可能會(huì)間接影響變換系統(tǒng)長周期的運(yùn)行。設(shè)備的裝填量應(yīng)做實(shí)際測(cè)量，否則會(huì)因?yàn)檠b量與實(shí)際設(shè)備不符，從而導(dǎo)致裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性差。

（2）在開車初期，催化劑升溫硫化過程中因氣化爐多次跳車，使得催化劑重復(fù)升溫、導(dǎo)氣、硫化過程，導(dǎo)致其硫化不徹底。所以，催化劑硫化應(yīng)遵循催化劑廠家的硫化方案，控制硫化劑的添加量和硫化溫度，以防止因硫化問題而影響其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（3）在催化劑的使用過程中，因前系統(tǒng)不穩(wěn)定，而導(dǎo)致變換爐床層溫度出現(xiàn)了驟升、驟降、低溫等情況，使得第二變換爐最低溫度降至150℃。而在較低的床層溫度下操作，可能會(huì)造成催化劑失活，從而影響催化劑的催化效果和使用壽命。

5 結(jié) 語

變換系統(tǒng)是工藝氣的凈化系統(tǒng)，變換系統(tǒng)的不穩(wěn)定，會(huì)直接影響后續(xù)生產(chǎn)，所以，催化劑的保護(hù)應(yīng)引起重視。

催化劑的裝填堆密度、裝填數(shù)量、升溫硫化深度、導(dǎo)氣過程，以及初期開車過程中的頻繁開停車，都會(huì)直接影響催化劑的使用壽命。

該公司開車初期，催化劑的運(yùn)行狀況穩(wěn)定，但開車過程中出現(xiàn)的暴漏問題，直接影響著催化劑的使用壽命，通過總結(jié)問題，給正在準(zhǔn)備開車的企業(yè)予以啟示。