耐硫低变触媒在中型氮肥厂技术改造中的应用及试验

作者/来源:吉林公主岭市明鑫催化剂厂    日期:2012-05-22    点击量:969

      近年来，耐硫低变触媒在我国许多中、小型氮肥厂中被广泛应用于中、低变串联工艺中，使用广家均取得不同程度的经济效益。
　　目前，应用耐硫低变触媒实现中，低变串联工艺的厂家中，多数厂家的净化工艺采用铜洗流程。由于采用中、低变串联工艺使变换气中的CO含量降低，从而减轻铜洗的生产负荷，提高生产能力，并且还可降低蒸汽消耗。一般变换气中CO含量可降至1.0％左右。在净化工艺采用“三催化”流程中，由于实现中、低变串联工艺，则要求低变出口变换气中CO含量降至0.3%以下，故工艺条件要求比较苛刻，特别是采用含碳量较高的重油或渣油为原料的重油气化装置中，裂化气经中温变换后，在中变气中CO2含量将高达(32～33)％。在不经脱碳的条件下，经低温变换要达到较高的变换率，必须提高中变气中的汽气比，但在加压变换中，提高汽气比的同时必须考虑相应条件下触煤层的入口操作温度，以防止气体达到露点而产生蒸汽冷凝。汽气比和操作温度的提高，又会给耐硫低空触媒带来“反硫化”现象，使触媒失去活性。特别是在以重油为原料的中型氮肥厂技术改造中，若重油中含硫量低，触媒容易产生“反硫化”现象，应引起人们的关注。

１、耐硫低变触媒的应用及试验
　　1.1　耐硫低变触媒的应用
　　吉林省长山化肥厂为70年代建成的一座中型氮肥厂，原生产系统的重油气化装置采用“激冷流程”，在技术改造设计中为使两生产系统的重油气化装置的设备互为备用，故新建的重油气化装置仍然采用“激冷流程”，给“三催化”流程中实现中、低变串联工艺带来新的问题，即必需采用国内新近研制成功的，但未经长期大规模生产实践检验的耐硫低变触媒。
　　目前，我国研制与生产耐硫低变触媒的院、所、厂家较多，但其产品的组分基本相同，只是生产工艺有所不同，因而触媒性能略有不同。对触媒的“反硫化”列象的剖析，由于各研制单位所引用的热力学数据不同，得出的数据和结论相差较大，尤其缺乏在中型氮肥厂“三催化”流程中应用的数据和经验。湖北化学研究所曾为长山化肥厂的技术改造提供了资料和数据。该所运用电子计算机计算的结果与设计条件完全符合，而且还根据长山化肥厂技术改造的设计条件，提出只要气体中硫含量在200mg／m3以上，完全能满足设计要求，不致于产生“反硫化”现象而使触媒失去活性，为该厂的技术改造工艺方案的实施，提供了较为可靠的理论依据。
        1.2 耐硫低变触媒的试
　　为进一步取得最佳操作条件和积累生产经验，在实际的生产条件下，按设计要求和条件进行应用试验是十分必要的。为此我们于1990年12月7～24日，对吉林省公主岭市催化剂厂生产的JB302型耐硫低变触媒进行了中、低变串联工艺的生产应用试验
　　从试验中，我们得出如下现象和结论：
　　1.2.1在试验条件下，由于计量仪表的误差，导致触媒开始硫化时CS2耗量较大，在触媒尚未达到预计中完全硫化时，CS2已用光，不得不终止硫化，但从试验整个过程来看，对触媒活性没有明显影响。这是否从中可以看出，如果提高CS2的浓度，可以加快硫化速度，这与湖北化学研究所的快速硫化方案有共同之处。
　　1.2.2在硫化过程中，由于设备热损失较大，以及空速较大(750～1700时－1)，触媒层温度没有明显温升，只是随入口气的温度变化而平稳交化，没有发生温度爆涨现象，证实湖北化学研究所的论点是正确的。
　　1.2.3在其它条件不变的情况下，将操作压力提高，则低变出口CO含量有所降低当中交气中CO含量为3.0%～3.2%时，CO2含量为～32.6％，水汽比为0.55～0.7，在常压操作条件下，低变出口CO含量在0.5%～0。7%，当压力提高到生产系统压力2.3MPa，则低变出口CO含量即降至为0.3％～0.4％。试验表明，该类型的耐硫低变触媒可用于加压变换工艺过程，不但可达到较高的空速，而且还可有较好的活性。
　　1.2.4进低变汽气比为1.0～1.4(体积比)，触媒层温度在200～250℃时，低变出口CO含量均在0.3%以下。同时在长山化肥厂中变气中H2S含量在350～400ppm的条件下，低空炉进出口H2S含量没有发生变化，也就是说，在长山化肥厂生产的实际条件下，按设计要求操作，低变触媒不会产生“反硫化”现象，实验记录见下表。

试验记录摘录表

时间		气量m3/h	压力MPa	温度/℃						低变入口汽气比 m3/m3	分析
				炉前	炉顶	触媒层		炉底	出口		H2S，ppm		出 口 CO ％
						上部	下部				入 口 气	出 口 气
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

*低变入口CO≤3.5%

2、结论与看法
　　2.1? 综上所述，在重油气化装置中采用“激冷流程”的条件下，在中、低变采用耐硫触媒的情况下，实现中、低变串联工艺，不但能实现，而且能达到设计要求，避免了工艺流程中的一些“冷热病”，不但缩短了流程，而且节能、节省设备，使该项工艺先进合理。
　　2.2? 试验表明，吉林省公主岭市催化剂厂生产的JB302型球形耐硫低温变换触媒，在中变气中H2S含量为350～400ppm的生产条件下，用于长山化肥厂技术改造工程中的中、低变串联薪工艺上，是能够达到设计要求的。
　　2.3? 由于试验条件所限，时间较短，有关操作条件变化产生的影响和触媒寿命试验无法进行，不同型号的耐硫低变触媒的对比试验也无条件进行。
　　为了更好掌握该类型触媒的性能以及在各种工艺条件下操作的适应性，不断改进操作，不断扩大应用范围，为开辟新工艺路线提供数据和积累经验。建议有关科研单位，再接再励，进一步进行触媒的扩大条件试验，为中、小型氮肥厂的技术改造做出贡献。