耐硫低變觸媒在中型氮肥廠技術改造中的應用及試驗

作者/來源:吉林公主嶺市明鑫催化劑廠    日期:2012-05-22    點擊量:1183

      近年來，耐硫低變觸媒在我國許多中、小型氮肥廠中被廣泛應用于中、低變串聯工藝中，使用廣家均取得不同程度的經濟效益。
　　目前，應用耐硫低變觸媒實現中，低變串聯工藝的廠家中，多數廠家的凈化工藝采用銅洗流程。由于采用中、低變串聯工藝使變換氣中的CO含量降低，從而減輕銅洗的生產負荷，提高生產能力，并且還可降低蒸汽消耗。一般變換氣中CO含量可降至1.0％左右。在凈化工藝采用“三催化”流程中，由于實現中、低變串聯工藝，則要求低變出口變換氣中CO含量降至0.3%以下，故工藝條件要求比較苛刻，特別是采用含碳量較高的重油或渣油為原料的重油氣化裝置中，裂化氣經中溫變換后，在中變氣中CO2含量將高達(32～33)％。在不經脫碳的條件下，經低溫變換要達到較高的變換率，必須提高中變氣中的汽氣比，但在加壓變換中，提高汽氣比的同時必須考慮相應條件下觸煤層的入口操作溫度，以防止氣體達到露點而產生蒸汽冷凝。汽氣比和操作溫度的提高，又會給耐硫低空觸媒帶來“反硫化”現象，使觸媒失去活性。特別是在以重油為原料的中型氮肥廠技術改造中，若重油中含硫量低，觸媒容易產生“反硫化”現象，應引起人們的關注。

１、耐硫低變觸媒的應用及試驗
　　1.1　耐硫低變觸媒的應用
　　吉林省長山化肥廠為70年代建成的一座中型氮肥廠，原生產系統的重油氣化裝置采用“激冷流程”，在技術改造設計中為使兩生產系統的重油氣化裝置的設備互為備用，故新建的重油氣化裝置仍然采用“激冷流程”，給“三催化”流程中實現中、低變串聯工藝帶來新的問題，即必需采用國內新近研制成功的，但未經長期大規模生產實踐檢驗的耐硫低變觸媒。
　　目前，我國研制與生產耐硫低變觸媒的院、所、廠家較多，但其產品的組分基本相同，只是生產工藝有所不同，因而觸媒性能略有不同。對觸媒的“反硫化”列象的剖析，由于各研制單位所引用的熱力學數據不同，得出的數據和結論相差較大，尤其缺乏在中型氮肥廠“三催化”流程中應用的數據和經驗。湖北化學研究所曾為長山化肥廠的技術改造提供了資料和數據。該所運用電子計算機計算的結果與設計條件完全符合，而且還根據長山化肥廠技術改造的設計條件，提出只要氣體中硫含量在200mg／m3以上，完全能滿足設計要求，不致于產生“反硫化”現象而使觸媒失去活性，為該廠的技術改造工藝方案的實施，提供了較為可靠的理論依據。
        1.2 耐硫低變觸媒的試
　　為進一步取得最佳操作條件和積累生產經驗，在實際的生產條件下，按設計要求和條件進行應用試驗是十分必要的。為此我們于1990年12月7～24日，對吉林省公主嶺市催化劑廠生產的JB302型耐硫低變觸媒進行了中、低變串聯工藝的生產應用試驗
　　從試驗中，我們得出如下現象和結論：
　　1.2.1在試驗條件下，由于計量儀表的誤差，導致觸媒開始硫化時CS2耗量較大，在觸媒尚未達到預計中完全硫化時，CS2已用光，不得不終止硫化，但從試驗整個過程來看，對觸媒活性沒有明顯影響。這是否從中可以看出，如果提高CS2的濃度，可以加快硫化速度，這與湖北化學研究所的快速硫化方案有共同之處。
　　1.2.2在硫化過程中，由于設備熱損失較大，以及空速較大(750～1700時－1)，觸媒層溫度沒有明顯溫升，只是隨入口氣的溫度變化而平穩交化，沒有發生溫度爆漲現象，證實湖北化學研究所的論點是正確的。
　　1.2.3在其它條件不變的情況下，將操作壓力提高，則低變出口CO含量有所降低當中交氣中CO含量為3.0%～3.2%時，CO2含量為～32.6％，水汽比為0.55～0.7，在常壓操作條件下，低變出口CO含量在0.5%～0。7%，當壓力提高到生產系統壓力2.3MPa，則低變出口CO含量即降至為0.3％～0.4％。試驗表明，該類型的耐硫低變觸媒可用于加壓變換工藝過程，不但可達到較高的空速，而且還可有較好的活性。
　　1.2.4進低變汽氣比為1.0～1.4(體積比)，觸媒層溫度在200～250℃時，低變出口CO含量均在0.3%以下。同時在長山化肥廠中變氣中H2S含量在350～400ppm的條件下，低空爐進出口H2S含量沒有發生變化，也就是說，在長山化肥廠生產的實際條件下，按設計要求操作，低變觸媒不會產生“反硫化”現象，實驗記錄見下表。

試驗記錄摘錄表

時間		氣量m3/h	壓力MPa	溫度/℃						低變入口汽氣比 m3/m3	分析
				爐前	爐頂	觸媒層		爐底	出口		H2S，ppm		出 口 CO ％
						上部	下部				入 口 氣	出 口 氣
13日	2：00	11.7	2.4	250	222	230	204	174	36	1.08			0.21
	10:00	13.0	2.4	210	196	219	221	195	36	0.95			0.23
14日	1:00	12.4	2.35	239	212	223	217	200	38				0.12
	9:00	12.4	2.3	218	211	220	212	180	36	1.2			0.21
15日	1：00	17.8	2.3	238	220	248	242	185	35	0.87			0.27
	9：00	12.4	2.2	257	214	210	203	180	36				0.23
16日	1:00	12.1	2.33	238	215	221	211	189	35	1：17			0.21
	23:00	11.8	2.35	250	218	224	108	183	32	1.01			0.29
17日	1：00	12.4	2.36	239	215	224	209	185	36	1.12		382	0.23
	9：00	14.3	2.4	242	219	227	318	188	37				0.21
18日	3：03	15.6	2.25	241	221	222	212	189	34	1.25		440	0.27
	13：00	12.4	2.48	244	230	233	228	202	36	1.30		319	0.23
19日	11：00	13.2	2.0	237	313	215	203	184	31	1.15		413	0.14
	19:00	14.0	2.3	215	224	228	217	198	32	1.05			0.17
20日	3：00	11.0	2. 25	220	219	226	217	103	34	1.12		416	0.28
	13：00	12.0	2.25	242	216	220	207	138	34	1.09	419	410	0.28
	10：00	12.1	2.25	218	226	231	223	104	36	1.16		413	0.26
21日	1：00	15.6	2.25	244	226	232	226	198	36	1.28			0.21
	11：00	11.7	2.25	243	221	226	217	197	30		342	319	0.12
	21：00	14.3	2.3	241	223	229	221	194	34		407.7		0.20
22日	1：00	14.3	2.25	236	210	224	220	196	33	1.07			0.21
	9：00	13.0	2.25	235	222	226	220	200	35	1.07			0.3
	10：00	15.2	2.25	248	231	237	232	206	36	1.17		300	0.17
23日	3：00	12.7	2.25	250	228	233	226	201	33	1.2			0.21
	7：00	13.0	2.25	236	216	225	228	201	33	1.23		302.6	0.23
	15：00	15.3	2.4	264	252	251	246	217	31	1.17		363	0.24
24日	1：00	19.5	2.0	265	261	253	231	221	37	1.37			0.15
	9：00	19.5	2.25	239	238	231	229	206	40	1.38		302	0.24
	15：00	19.5	2.25	234	232	227	224	200	33	0.7		389	0.30

*低變入口CO≤3.5%

2、結論與看法
　　2.1? 綜上所述，在重油氣化裝置中采用“激冷流程”的條件下，在中、低變采用耐硫觸媒的情況下，實現中、低變串聯工藝，不但能實現，而且能達到設計要求，避免了工藝流程中的一些“冷熱病”，不但縮短了流程，而且節能、節省設備，使該項工藝先進合理。
　　2.2? 試驗表明，吉林省公主嶺市催化劑廠生產的JB302型球形耐硫低溫變換觸媒，在中變氣中H2S含量為350～400ppm的生產條件下，用于長山化肥廠技術改造工程中的中、低變串聯薪工藝上，是能夠達到設計要求的。
　　2.3? 由于試驗條件所限，時間較短，有關操作條件變化產生的影響和觸媒壽命試驗無法進行，不同型號的耐硫低變觸媒的對比試驗也無條件進行。
　　為了更好掌握該類型觸媒的性能以及在各種工藝條件下操作的適應性，不斷改進操作，不斷擴大應用范圍，為開辟新工藝路線提供數據和積累經驗。建議有關科研單位，再接再勵，進一步進行觸媒的擴大條件試驗，為中、小型氮肥廠的技術改造做出貢獻。