新型觸媒在低壓甲醇升溫還原過程中的工藝優勢

馮彩平

(河南心連心化學工業集團股份有限公司，河南新鄉 453731)

河南心連心化學工業集團股份有限公司二分公司(簡稱二分公司)二期低壓甲醇催化劑于2014年5月更換，自2019年10月已連續運行65個月。觸媒活性明顯下降，CO、CO2轉化率分別降至60%、12%。于2019年10月大修時，更換了低壓甲醇觸媒以及DC309型甲醇催化劑，截至目前,觸媒運行穩定。

1 工藝概況

DC309型甲醇催化劑是山東省臨朐大祥精細化工有限公司(簡稱臨朐大祥)新開發的產品，當時僅有少數用戶，實際投運時間不足1 a。臨朐大祥不斷改進DC309型甲醇催化劑，增加沉淀劑的pH值，使其具有活性晶粒較小、氧化鋁分散度高、相對面積較大的優點，從而提高了活性、耐熱性、孔隙率，降低了堆密度。同時中壓甲醇使用的DC207型催化劑也是由臨朐大祥生產，使用期間副產物較少。最終，二分公司決定采用DC309型甲醇催化劑。

二分公司二期低壓甲醇觸媒于2019年10月5日裝填結束，經吹除、試壓、試漏后，于10月6日置換甲醇系統氮氣。當天14:30:00啟動2#、3#循環機，啟動循環水泵并入系統，14：45:00開升溫蒸汽，蒸汽氣調閥門(DN80)前截止閥開1/2圈、后截止閥開1圈，開氣調閥8%，開始升溫還原。整個升溫過程自10月10日13:00:00始，歷時95.5 h結束，過程比較順利。甲醇合成塔體積為35.4 m3，本次催化劑裝填質量為41 t，催化劑在還原過程中理論出水量為其質量的15%～18%，其中物理出水量不超催化劑質量的2%(820 kg)、化學出水量為催化劑質量的13%～16%(5 330～6 560 kg)。在此次還原過程中，觸媒的物理出水量為388.72 kg(說明生產過程中添加的表面水較少)、化學出水量為5 786.71 kg，共計出水量為6 175.43 kg，達到理論出水量[1]。

升溫還原期間循環機停運(冷卻水停用)2 h，于10日15:00:00開補氮閥置換系統。16:15:00開始向系統充壓，19:15:00并入系統，此時由于低壓甲醇出現漏點，立即切出后檢修。之后，于10月12日2:00:00并入系統。

2 存在的問題及措施

2.1 合成循環水出現漏點

10月6日18:30:00，在升溫的過程中，由于合成循環水出現漏點，低壓甲醇循環機冷卻水斷水，停2#、3#循環機，關升溫蒸汽。微開補氮，開放空。系統保壓保溫(系統保壓在0.8 MPa、溫度維持在80 ℃) ，停止升溫還原。

20:25:00時采取如下相關措施：斷開低壓甲醇循環機冷卻水系統；接消防水對循環機進行冷卻；確保循環機油溫在工藝指標范圍內，保證循環機正常運行[2]。

2.2 蒸汽不足問題

10月7日，汽機崗位將蒸汽壓力提至2.6 MPa的過程中，由于壓力較高，安全閥起跳，導致蒸汽壓力下降。此時聯系汽機工段長，緩慢升高蒸汽壓力，保證低壓甲醇升溫蒸汽的壓力為2.6 MPa，確保升溫正常進行[3](見圖1)。

圖1 升溫蒸汽使用趨勢

2.3 溫度問題

在升溫還原后期，為提高觸媒活性和長周期使用(保證堿式碳酸鋅充分分解)，需將觸媒溫度升至230 ℃，但此時低壓甲醇的熱點溫度穩定在220 ℃。聯系汽機崗位操作人員提高蒸汽壓力,并與合成車間管理人員合作，將安全閥壓力由2.6 MPa上調至2.8 MPa，以滿足升溫還原中熱量需要。

此時，汽機崗位調整雙減后安全閥的整定壓力，確保蒸汽的壓力和溫度；停1臺循環機，減少系統帶出的熱量；將熱點溫度穩定在229.3 ℃(見圖2)。

圖2 催化劑溫度穩定數據

2.4 系統補氫氣壓力突降

10月8日11： 00:00左右，合成氨系統準備開車前，計劃對中壓甲醇和烴化崗位進行系統氫氣置換。由于中壓甲醇崗位、烴化崗位、低壓醇崗位共用1根氫氣管道，導致低壓甲醇的補氫氣壓力由2.000 MPa急劇下降至0.869 MPa(見圖3)。

圖3 低壓甲醇系統壓力趨勢

此時，低壓甲醇現場操作人員開大現場補氫閥門，同時控制中壓甲醇和烴化崗位對氫氣的用量,并認真監控觸媒溫度。最終，觸媒的出水量未發現問題。

3 升溫與恒溫關聯工藝要求

整體來說，升溫過程中出現各種問題，計劃整體用時為96 h，但是在恒溫的過程中為了跟進整體開車進度，保證每小時最大出水量,縮短了恒溫時間。原計劃是230 ℃時恒溫4 h，實際過程中，恒溫時間縮短為2 h。

本次升溫還原比較順利，從整個溫度趨勢上看各個溫度控制點比較平穩。具體升溫曲線見圖4[4]。

圖4 催化劑升溫趨勢

4 結語

二分公司使用臨朐大祥新開發的觸媒，采購金額降低了約80萬元，并為二分公司低壓甲醇觸媒使用開拓了低成本的采購來源。10月12日，低壓甲醇輕負荷生產粗醇的質量分數為95.2%，其中乙醇質量分數為402×10-6、丙酮質量分數為0.64×10-6。產品質量水溶性通過試驗(1+9)標準。