催化剂装填

山东恒源石油化工股份有限公司15000NM3/h制氢装置催化剂装填量及装填方案一、催化剂装填：LYT—701/LYT-702加氢催化剂：催化剂装填前的准备：工作场地干燥、清洁、无杂物；检查反应器内构件是否完好，内部热电偶管和衬里有无破损；认真清扫，抹净反应器内壁、出口筛板与过滤网上的赃物；准备号筛子、加料漏斗、帆布袋和软梯等。在反应器内壁标记号瓷球和催化剂的装填高度。将所需瓷球洗净晾干。在催化剂床层的下部，由向往上分别装入Φ10和Φ3毫米的普通瓷球，在催化剂床层的上部由下往上分别装入Φ3、Φ5毫米的活性瓷球，即与催化剂床层接触的都是Φ3毫米的小瓷球。瓷球高度不小于100毫米，装瓷球的目的是防止运转过程中催化剂床层位移和下陷。催化剂装填：催化剂是一种强吸水剂，为了避免吸潮，应选在晴天装催化剂，并连续工作装完为止。装催化剂时用料斗和帆布袋将催化剂送入反应器，催化剂出袋后的自由自由落体高度小于1米，催化剂装填人员应使布袋口沿反应器圆周方向移动，使床层均匀上升。每升高半米至一米，耙平一次，然后再装。使其使床层径向温差增大。装填催化剂时应有专人负责指挥，并认真做好现场装填记录。精心搬运，认真记录编号及计量。催化剂装填完毕后，要及时将反应器封好，以备装置试密。三、LYT-701/LYT-702加氢催化剂硫化催化剂装填完毕后，将硫化流程以外的系统加盲板彻底隔离。硫化流程采用闭路循环流程或加氢反应气出口放火炬流程。反应系统气密合格，建立氢气-氮气循环后，进行催化剂硫化。硫化条件：氢压，MPa常压-5.0MPa循环介质，%N2-H2混合气氢气含量，%（v/v）30-50空速，h-1200-500第一个恒温硫化阶段床层温度和时间260℃恒温6小时第二个恒温硫化阶段床层温度和时间300℃恒温8小时硫化剂二硫化碳或二甲基二硫理论需硫量，m%（对催化剂）约8.0实际需二硫化碳、二甲基二硫量，m%（对催化剂）15/18硫化步骤:(1)以15～20℃/h将反应器入口温度升温至175℃恒温，启动二硫化碳泵或二甲基二硫开始注入二硫化碳或二甲基二硫，开始注入量控制反应器入口硫含量在0.5-1.5%（v/v）。（2）在反应系统压力下，循环氢全量循环。（3）各系统平稳后，以10～15℃/h升温至230℃，开始预硫化。（4）每半小时分析一次循环氢中硫化氢的含量，每四小时分析一次循环氢的组成，记录高分中水的生成量。（5）当温波穿过反应床层后，230℃恒温结束，以5℃/h升温至300℃，并恒温8小时。每小时取一次循环氢气样，测定H2S含量。(6)预硫化过程中水生成，硫化开始后对水进行计量，定时排水做好记录，每次排水前，取样分析生成水中硫化氢的含量。（7）在硫化过程中原则上按预先计算好的二硫化碳或二甲基二硫量注入及升温要求，如出现下列现象，按下列方法调整操作：a.注入CS2或二甲基二硫后，反应器中催化剂因吸附硫化物，将出现一个温波，在此温波通过反应器前，不要升温。b.升温阶段，任何反应器床层温升超过20℃时停止升温，必要时适当减少CS2或二甲基二硫注入量，直至停止注入。c.循环氢中H2S含量未被测出或浓度小于0.3（v/v）%之前，反应器内床层温度不能超过230℃。d.反应器内床层温度低于230℃时循环氢中H2S含量控制在0.1～0.5（v/v）%，大于230℃时，循环氢中H2S含量控制在0.5～1.0（v/v）%，300℃恒温阶段结束前，循环氢H2S含量控制在大于1.0（v/v）%，并由此控制CS2或二甲基二硫注入量。e.温度在200℃后上硫较多，升温速度一定要缓慢。（8）温度达到300℃后，恒温8小时，期间保持循环氢中H2S含量控制在1.0～2.0（v/v）%，确认高分液面不再上升，无水生成则硫化结束。（9）硫化结束后，用氮气置换，直至加氢反应器及硫化流程中的硫含量降至30ppm以下，将反应器入口温度调至开工设计温度，等待进料。正常操作待反应器床层温度平稳后，换进原料气。在加氢过程中，影响产品质量的因素除原料气的性质和催化剂活性外，还有反应温度、压力、空速和氢油比等操作参数。固定操作压力、空速、氢油比后，可根据情况调整反应速度，如需提高反应温度，每次提温的幅度不要太大，约5℃。停工时催化剂处理停工时，以每小时20～30℃速度，将催化剂床层温度降至200℃，停进料氢气继续吹扫2小时，然后加热炉熄火自然降温。反应器卸压后用氮气置换，在氮气存在条件下，封存催化剂，并保持氮压0.5MPa。淄博鲁源工业催化剂有限公司技术部2010年4月16日恒源石化制氢装置应用Z417/Z418烃类转化催化剂开工要点Z417/Z418烃类转化制氢催化剂开工使用说明Z417/Z417催化剂是中石化齐鲁分公司研究院开发成功的高活性烃类蒸汽转化制氢催化剂，适用于以干气不大于180℃的轻石脑油及其他液态烃、气态烃为原料制取氢气、氨合成及甲醇合成气的造气过程。上段Z417与下段Z418按一定比例组合装填于转化炉管内。Z417/Z418催化剂具有较高的比表面和优良的活性、抗积碳性和机械强度，并有较低的钾流失速率，而且能够耐较高的空速，操作弹性大，对炉型适应性较强，可用于顶烧和侧烧两种转化炉型。一、催化剂的物理性质和化学性质（1）催化剂的物理性质催化剂的物理性质见表1表一催化剂的物理性质牌号项目Z417Z418形状四孔圆柱状四孔圆柱状尺寸（外径*孔径*高）（mm）Φ16*Φ4*7Φ16*Φ4*16颜色（氧化态）(还原态)浅灰色/黑色灰绿色/黑色堆密度（kg/l）0.95-1.100.90-1.05侧向抗压碎力（N/颗）≥200≥400*催化剂的尺寸可根据用户需要进行调整。尺寸不同，其堆密度及床层阻力也有所不同（2）化学性质两种催化剂均以金属镍为活性组份。Z417以高铝水泥做粘结剂，以钾碱为抗积碳助剂。Z418以预烧铝酸钙为载体，浸渍法加入活性组份，主要化学成分见表表2、催化剂的主要化学组成牌号含量%组份Z417Z418NiO≥16.0≥10.0K2O≥5.0——新催化剂中镍以氧化镍形式存在，使用时先进行还原下段Z418对上段Z417催化剂缓慢驰放出来的钾有一定的补集能力。Z417中的硅与其他组份呈结合状态，难以挥发流失，不会因钾、硅迁移对过程和设备产生危害。二、开工使用要点Z417/Z418催化剂必须按填装方案的具体要求完成装填。装填质量达到规定的要求由于Z417/Z418催化剂是以氧化态供货的，因此开工过程必须对其进行还原，使之达到正常应用条件。整个制氢装置的开工过程就是一个对各种催化剂进行活化处理的过程。只有各种催化剂都进行了正确合理的活化处理，才能保证装置的顺利开产成功。1、装置升温，进行催化剂干燥脱水和还原首先对系统进行气密试验合格后，再进行氮气置换合格对于以氧化态供货的催化剂，一般采用氧化气氛升温的方法。所谓氧化气氛升温，就是从常温升至转化床层入口约200℃的阶段，用氮气循环升温（其中进行催化剂干燥脱水，建议160℃恒温8-12小时，升温速度小于50℃/小时），当催化剂床层各点温度均在水蒸气露点温度（约200℃）以上时，可引入水蒸气以30-40℃/小时的速度继续升温。使床层温度分布均匀，整个升温过程都应防止系统中漏入烃类。升至还原温度时（入口480-520℃，出口800±20℃），切入还原介质，控制水氢比小于7.0。开始进行催化剂还原。2、催化剂还原镍催化剂还原是轻微的吸热反应：NiO+H2≒H2O+Ni吸热反应过程无体积变化，提高温度和氢分压有利于还原。还原介质可用氢气、氨合成气、重整氢、富氢天然气等，也可用转化炉投氨自产氨裂解气，不管使用哪种还原介质，建立循环必须使干气氢浓度大于60%，湿气水氢比小于7.0温度是还原过程的关键因素。从氧化镍还原的平衡及反应速度考虑，提高温度都是有利的，在整个还原期间的催化剂床从入口要尽可能提高，维持在490-510℃（如果上段入口处装预还原态催化剂，入口温度可以低些），出口温度800±10℃，以利于催化剂成分还原。还原过程中要确保各炉管均达到还原温度；还原过程中最好点齐全部烧嘴，以保证温度均匀，因超温不能点齐时，也应在还原过程中交换点燃。还原压力可根据还原系统的阻力而定，一般为0.6-1.0MPa。工业装置一般在还原气中配入水蒸气，在湿氢条件下还原。还原过程中氢空速必须控制在300h-1以上，水氢比为3.0-7.0，使保证催化剂处于还原气氛中，水氢比越低越有利于还原，还原期间，严防原料烃进入转化，以防造成积碳表3恒源石化制氢转化炉升温、还原升温控制程序转化入口℃转化出口℃升温速度℃/h预计所用时间h累计时间h氮气升温10-15010-20020-308-108-10恒温脱水150-160200-28008-1216-22氮气升温160-300200-50030-40824-30配蒸汽升温300-450500-70040-504-628-36提氢浓度450-520700-8005-101038-46恒温还原480-520780-82001250-58还原控制条件如下转化催化剂具体还原条件为：转化炉入口温度480-520℃转化炉出口温度800±20℃循环气氢气浓度＞60%水氢比＜7.0氢空速＞300h-1还原时间8-12h3、投料、提量Z417/Z418催化剂一般可用于转化干点不大于180℃的轻石脑油、LPG及炼厂气等轻质烃类原料。液态原料中芳烃含量小于12%v/v。对所有的烃类原料，氯含量小于0.5ppm，铅含量不大于20ppb，砷含量不大于5.0ppb；经过加氢净化进转化炉的原料中，硫含量小于0.5ppm，氯含量小于0.5ppm还原结束，保持一定的返氢量或循环量，并将蒸汽量调到满负荷生产的50%左右，逐步引入烃类原料，其量逐步提到满负荷的30-40%，压力随之逐渐提高。提压速度约为0.2-0.5MPa。当系统压力达到装置正常操作压力后，调整运行参数，使装置稳定运行，然后根据生产要求，分数次提高蒸汽量和烃类进料量，每次提负荷5-10%，水碳比由7.0左右分数次将至规定值。进料的同时，烧嘴的燃烧量作相应调整，维持出口温度在750℃以上，提量过程中，原料应稳步提高，严防脉冲进料及负荷分布不均，每次提量应先提蒸汽量，稳定后再提原料量，并尽快标定水碳比。至此，转化系统开车成功，调整装置后续部分操作，至装置生产出合格产品，整套装置开车成功。制氢转化催化剂使用说明书反应原理及使用条件（一）转化反应原理一般认为，烃类水蒸气转化的主要反应有：CnHm+nH2O→nCO+(m/2+n)H2(1)吸热CO+H2O→CO2+H2(2)放热CO+3H2→CH4+H2O(3)放热此外，还存在高级烃类裂解成低分子烃类的反应等，最终产品气组成由反应2和3平衡决定。烃类转化反应是体积增大的强吸热反应，压力低、温度高及水碳比高均有利于化学平衡向产品气生成方向移动，但由于高压能够显著降低动力消耗，因此仍为工业上采用。在制氨合成气和制氢为目的的一段炉中使用，经济合理的水碳比在此3.2-6.0之间为宜，视具体工艺条件而定。温度高有利于反应进行，但受到管材的限制。反应温度过低会引起残余甲烷升高，而且还可能因上段转化不完全引起高级烃向下穿透，导致下段催化剂积碳。一般在出口温度760-815℃下操作，催化剂床层入口温度尽可能提高到480-500℃左右为宜。如用轻油作原料则需要配入一定量的氢，转化要求控制氢/油为0.25以上，较高的氢油比可降低轻油的分压，使温度保持在露点以上。有利于脱硫系统的稳定操作，这对高干点的轻油尤为重要。另外还有助于缓和转化管顶部催化剂的积碳，防止顶部催化剂的钝化。但配入氢过多要考虑动力消耗高及对钢管材的氢腐蚀等不利因素。（二）工业使用条件1、原料规格Z417/Z418催化剂一般可用于转化干点不大于180℃的直馏轻油或者液态烃及气态烃。原料中的芳烃含量小于12%（v/v），烯烃含量小于1%，氯含量小于0.5ppm，铅含量不大于20ppb，砷含量不大于5.0ppb，近一段转化炉前硫含量小于0.5ppm，最好低于0.2ppm2制氨合成气的操作要求Z417/Z418催化剂适用