钴钼系耐硫变换催化剂装填及使用过程注意事项

来源 :中国化工贸易 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qichen1988
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  摘 要:摘 要:从钴钼系耐硫宽温变换催化剂的装填、硫化、接气、操作等方面简述了其生产中的使用要求,提出了操作过程中的注意事项。
  关键词:钴钼系催化剂 装填 硫化 活性
  一、装填
  催化剂的装填是一个十分重要的步骤,要分层装填,每层都要整平之后再装下层,装填后的床层必须平整均匀,严防疏密不均形成沟流,影响催化剂的使用。
  1.装填注意事项
  1.1当汽气比、CO变换负荷选定后,可简单地由操作压力确定空速。空速以半水煤气为准,如果原料气中CO含量体积分数约为45%,则选定的空速适当降低。
  1.2为防止气体偏流,每段床层的高度不应小于1 m,床层高径比以0.5~1.0为宜。
  1.3催化剂装填时,其上下均要铺设铁丝网下面2层,上面1层,在上层铁丝网上放置高度为50~100 mm的耐火球或铝球,以防止冷凝水直接接触催化剂。
  二、硫化
  1.硫化过程注意事项
  在钴钼催化剂中,Mo是主催化剂,Co是助催化剂,对钴钼催化剂的硫化主要是对Mo的硫化。Mo在硫化时一般Mo+6、Mo+5、Mo+4 3种价态存在,Mo+5与变换反应中的变换活性有关,,由于Mo+6、Mo+4 同时存在,因此Mo不能完全被还原,为保证硫化完全彻底硫化时应注意以下几点。
  1.1干态硫化
  一般在硫化之前,首先应对催化剂升温,脱除吸附水。
  1.2提高H2S浓度
  高硫浓度可保证硫化反应的需要,并缩短反应时间,不过在硫化初期不要将H2S含量提得太高,应采取逐渐渗透的方式,避免反应过急,使催化剂温度波动过大。
  1.3低温硫化
  当床层温度达到180℃时,将气体入口温度降到170~180℃,然后加入CS2,使催化剂在H2S吸收区反应,可避免硫化初期温度超过200℃而引起的异常激烈反应。主要硫化阶段为180~300℃为保证温度,应将炉温控制在250℃左右,并逐步加大CS2的量。当分析显示变换炉出口H2S达到1 g/m3或进出口H2S含量相等时,保持运行2 h即为合格。
  1.4高温处理
  一般而言,钴钼系催化剂在高于175℃时是H2S的吸收区,其后随温度升高有利于硫化但当温度达到450℃时,催化剂的硫化也达到了极大值,温度如若继续升高,催化剂活性则反而降低。所以在催化剂基本硫化结束后将催化剂床层温度升到450℃,Mo、Co、S的结构形态将会变化,使催化剂在Mo—Co—S形态中的Co原子数增大到极大值,催化剂活性也达到极大值。高温处理时, CS2的浓度不一定要非常高,正常时(以H2S计)保持在1~2 g/m3。
  1.5硫含量与炉温的关系
  钴钼系催化剂硫化时,硫含量与炉温的控制关系应执行“提硫不提温,提温不提硫”的原则。钴钼系催化剂升温硫化的数据见下表。
  催化剂升温硫化数据
  1.6硫化坚持原则
  “提硫不提温,提温不提硫”,防止触媒严重超温,严格控制触媒温度不超过450℃,如果触媒温度增长过快超过450℃,要立即停加CS2降低氮气入口温度并加大煤气的流量使床层快速降温。
  1.7硫化结束后,将氮气系统彻底置换合格,不断补充氮气,各导淋取样分析H2S为零
  三、接气
  钴钼系催化剂升温硫化结束后,在接原料气时会伴随超温现象的发生,其不仅造成催化剂热衰老,还使催化剂部分有效成分升华,减少钴钼系催化剂的使用寿命。通过数年摸索,建议在钴钼系催化剂升温硫化或二次硫化后接气时应注意以下几点。
  1.钴钼系催化剂在升温硫化结束之后,要将催化剂床层的温度降到300℃左右,不应太高。
  2.钴钼系催化剂在升温硫化结束之后,在对催化剂进行降温时,要加大氮气的排放,加大新鲜氮气的补充,以带出变换炉内过剩的CS2。
  3.变换炉在接原料气的同时,一般要立即加入足量的高压蒸汽,同时还要保证充足的H2含量,以防止发生反硫化现象。
  4.一旦催化剂温度出现超温现象,严禁停煤气,更不能将煤气闷在变换炉内,可加大氮气补充量,减少煤气加入量,逐渐置换、降温。
  四、操作
  在日常生产操作时,由于钴钼系催化剂制作方法的限制,其最大的缺点之一是活性易降低,甚至丧失。所以在操作中注意事项有以下几点。
  1.反硫化现象影响
  所一般来讲,较高床层温度、较高汽气比、较低的H2S含量是发生反硫化现象的3大原因,只有在这3种情况同时出现时才会发生反硫化现象。
  2.冷凝水影响
  冷凝水可致使催化剂粘连结块、偏流,甚至组分流失。
  3.杂质影响
  触媒粉尘、油污及硫等杂质进入炉内,会引起催化剂的物理包裹、粘连和偏流,因此在催化剂的装填或装置运行过程中,可采取增设过滤器等相关防范措施。
  4.增压过程要缓慢,当压力增至1.0-1.5MPa时,最好运行3-4个小时后再逐步增压,增压速度≤0.4MPa/min,是催化剂在压力下继续深度硫化,从而发挥最好的催化剂活性。
  五、小结
  钴钼系催化剂在生产中有很多不利因素,大家要在平时工作中多观察、多分析,就会将不利因素避免,所以在应用钴钼催化剂过程中要及时调整,及时沟通总结才能保证催化剂长周期稳定运行。
  参考文献
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  [4]向德辉、刘惠云 化肥催化剂应用手册.化学工业出版社.
  作者简介:王亮亮,男,汉族,1984年出生,黑龙江齐齐哈尔人,2008年毕业于齐齐哈尔大学,现任中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司净化分厂助理工程师 从事煤化工生产管理。
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