HJl09甲烷化催化剂

HJ109型甲烷化催化剂使用说明湖北荟煌科技有限公司HJ109型甲烷化催化剂1、适用范围HJ109型甲烷化催化剂是一种新型的钛稀土镍催化剂，适用于合成氨或其它制氢系统，从富氢原料气中除去低浓度的一氧化碳和二氧化碳，使之成为惰性气体甲烷和易被除去的水，从而达到净化气体的目的。该催化剂具有独特性能，强度高、孔容高、活性高且易装卸，尤为适合于高压、高空速运行，目前已广泛应用于大、中、小型合成氨厂和制氢装置的甲烷化工段。2、技术要求2.1主要物理性质和化学组份2.2甲烷化反应中的主要化学反应甲烷化反应为强放热反应，其反应方程式如下：CO+3H2=CH4+H2OΔH0298=-206.28KJ/molCO2+4H2=CH4+2H2OΔH0298=-165.09KJ／m01在通常的甲烷化系统操作条件下，每1%的一氧化碳转化的绝热温升是72℃，物理性质外观灰黑色球体直径(mm)Φ2.5～4.0或Φ4.5～5.5堆密度(kg／l)≤1.0化学组成氧化镍(%)17.0±1助剂(%)4±0.5TiO2(%)4～8烧失重(%)≤5三氧化二铝(%)余量每1%的二氧化碳转化的绝热温升是60℃。2.3产品技术指标项目指标活性(出口CO：)耐热前10-6≤20耐热后10-6≤25还原前颗粒抗压碎强度N/颗≥100氧化镍%17.0±1低强度百分率，(低于90N/颗)%≤10磨耗率%≤53、催化剂的使用要求3.1HJ109型甲烷化催化剂使用条件正常操作温度(℃)250～450最佳操作温度(℃)280～430压力(Mpa)≤15.0空速(h-1)≤10000进口CO+CO2(V%)≤0.7出口CO+CO2(ppm)≤103.2HJ109型甲烷化催化剂的使用3.2.1HJ109型甲烷化催化剂的装填3.2.1.1在进行催化剂装填之前，应仔细检查反应器，清除一切杂物。须检查炉内支撑篦子板的状况，应在炉壁上预先画好装填线。3.2.1.2催化剂在装填之前应过筛，在运输过程中难免会出现粉尘和碎片，因而在装填前必须用6～8目的筛网进行过筛。3.2.1.3催化剂的装填，床层上下部分应用耐火球填充，耐火球和催化剂层之间用不锈钢丝网隔开。装填时催化剂自由下落高度不应大于0.5米，同时不应将催化剂从某一位置倒进容器堆成一堆后再扒平，防止小粒度和粉尘留在堆中心，而较大颗粒滚向边缘，导致气体分布不均。操作人员进入甲烷化炉装填时，应带上防尘口罩，踏在铺好的木板上，切勿直接踩踏催化剂。3.2.1.4记录好装填的催化剂重量、体积、批号、装填高度以及热电偶相应位置等。3.2.2催化剂的升温装填结束后，对系统进行吹扫。新的催化剂可以用氮气或碱洗气等气体升温，避免用蒸汽直接升温。采用氮气升温可到250℃左右，然后切换碱洗气还原。现在大多数厂家直接采用碱洗气升温。3.2.3催化剂的还原HJ109型甲烷化催化剂的还原介质，可在循环氮气中配入纯氢或合格的二次碱洗气．(CO+CO2≤0.7%)。现在的小型合成氨厂大都用合格的碳化气直接升温还原。HJ109型甲烷化催化剂还原开始温度可控制在250～300℃，按升温还原方案中的升温速度逐渐提温至正常还原温度400℃(根据还原情况允许还原热点提到450℃)。还原过程本身不会引起催化剂床层的大幅度温升，由于采用一般工艺气进行还原，当生成一些金属镍后便开始甲烷化反应，因此还原所用的气体中要求一氧化碳和二氧化碳的总含量应小于0.7%。在特殊条件下，如受热源限制，甲烷化炉进口温度只能达到300～320℃，则可以适当提高进口CO+CO2的含量，利用CO与NiO的反应热来提高催化剂床层温度。但这一操作必须严格控制，严防CO+CO2超标引起催化剂床层温度暴升，严重损坏催化剂的活性。随着催化剂逐步被还原，伴有甲烷化反应热量放出，只要还原空速达到500h-1或者为满负荷的20～50%，碱洗气中CO+CO2总含量小于0.7%就不会发生超温现象。还原时还应注意在催化剂床层温度低于250℃时，升温速率可控制在50～70℃/h，用导人工艺气的入口温度调节升温速率。且不能通入含有CO+CO2的气体，因为在小于200℃的温度下，甲烷化催化剂中的氧化镍将有可能与CO或CO2反应，生成羰基镍，而羰基镍不但会升华使催化剂活性组份部分丧失，而且它是一种毒性很强的物质。进入还原期：当床层温度加热到250℃以后开始还原，350℃时已有较好的还原度，为使还原彻底，还需升到400℃，一般当温度升到400℃后2～3小时，出口微量即可达到要求，此时还应恒温3小时，方可认为还原结束。有条件的工厂还可将还原温度提高至450℃，以使催化剂发挥最佳效果。在还原时如有条件，应尽可能选用高空速，以利于还原过程中生成的水及时排出，是催化剂具有较大的镍表面。还原好的催化剂应尽量避免与空气接触，以免金属镍急剧氧化，发生超温。3.2.4催化剂的正常操作条件3.2.4.1操作温度甲烷化反应是强放热反应，理论上提高温度不利于反应进行，但在氨厂条件下，甲烷化反应在远离平衡状态下操作，平衡制约的作用可以忽略，从动力学角度考虑，提高温度可加快反应进行。HJ109型甲烷化催化剂的操作温度一般在280～400℃，温度太低，其性能不能充分发挥。温度太高或长期超温，会使活性逐渐衰退。新还原好的催化剂若进口CO+CO2=0.5～1.0%，床层进口温度可控制在260～280℃就可满足出口CO+CO2＜10×10-6的要求。随着使用时间的延长和经常性的超温，上层催化剂逐渐失活，可逐步提高甲烷化炉进口温度，以保证出口微量指标。甲烷化炉的超温，几乎都是由于脱碳系统失调，大量CO2串入甲烷化炉而引起的。短时间内床层温度不超过450℃，对该催化剂活性影响不大，若温度超过450℃以上，对催化剂的活性和使用寿命都将产生影响。当甲烷化炉有温度飞升迹象时，应立即降低床层进口温度至220℃左右，并且碱洗气在甲烷化炉前放空，用甲烷化后的精制气或氮气吹扫床层，在没有办法的情况下，也可用少量蒸汽降温，但尽量可能少用或避免用蒸汽降温，因为蒸汽是弱氧化剂，降温后还需用合格的碱洗气重新还原，方能恢复活性。3.2.4.2操作压力和空速甲烷化反应为体积缩小的反应，提高压力有利于反应的进行。提高压力也相应增大反应物分压而加快反应的进行。因而提高压力，空速也可以相应提高。空速反映了催化剂处理气体的能力。在正常使用条件下，HJ109型催化剂的使用空速可达10000h-1。3.2.4.3进口CO+CO2含量甲烷化炉入口的CO+C02含量应控制在一定的范围内，一般为0.3～0.7%进口CO+C02含量越高，相应的催化剂的负荷就越高，甲烷化炉温升就相应增加，催化剂处于较高的温度下操作仍然可以取得满意的活性。但由于催化剂和设备长期处于较高温度下操作，催化剂的寿命和设备必然受到损伤。当进口CO+C02含量过低时，虽然甲烷化炉负荷减轻了，但甲烷化反应速度由于反应物浓度的下降而降低。这时，为了确保甲烷化炉微量稳定符合指标，应适当提高进口温度，以保证催化剂床层温度在310℃以上。一般说来，甲烷化炉的温升在40～50℃属于正常，过高则要查明原因。3.2.5毒物的影响甲烷化催化剂的毒物有硫、砷、卤素等，微量的硫、砷、氯可以使催化剂严重中毒。吸附0.1%的硫和0.05%的氯就能造成大部分活性丧失。目前，甲烷化催化剂的毒物主要来自于脱碳带液和硫的影响，来自氯的影响较少。硫的来源一是中变炉后换热器泄露，引起中变气串入低变气；二是脱碳液进入甲烷化炉；三是脱碳液操作不当，吸收硫饱和后反析出。脱碳塔泛液造成大量脱碳液进入甲烷化炉，引起催化剂床层温度急剧下降，对催化剂造成损害，如果脱碳液是环西砜或砷碱液，将会使催化剂全部失活。当脱碳液为热钾碱液时，由于碳酸钾溶液蒸发余下碳酸钾会覆盖催化剂表面，堵塞催化剂孔道，遇到这种情况可用蒸汽冷凝水或脱盐水反复进行浸泡洗涤，至碱液被基本清洗干净，可以恢复部分活性。现在有部分中小型窑气母液与脱碳母液共用，窑气母液中的硫就会部分解析，随脱碳气进入甲烷化炉。即使是采用无油润滑的厂家，也应在甲烷化炉前设置油水分离器，避免进入甲烷化炉的气体带油、带水而损害催化剂。3.2.6催化剂的停车和卸出3.2.6.1催化剂的停车短期停车可将进出口阀关死，维持炉温和压力。较长时间的停车可降压、降温后用氮气或氢一氮气维持正压，严防含水空气和一氧化碳的原料气进入炉内。短期停车后的开车，若床层温度在200℃以上，可以直接将二次碱洗气导入炉内充压、升温、生产。若床层温度在200℃以下，必须用氮气将床层温度升到250℃以上，再导气转入正常生产。没有氮气的厂家，在200℃以下升温时，要用脱碳合格的碱洗气(其中一氧化碳含量一定要小于0.5%)加快升温速度，把温度尽快提到250℃以上，以防止羰基镍的生成，造成活性组份的流大修前停车，可按钝化步骤进行。3.2.6.2催化剂的钝化、卸出卸出降温：系统停车卸完压后，用氮气转换到甲烷化炉出口CO+H2小于0.5%，床层温度降到150℃以下。配氧钝化：超始配氧浓度不超过0.3%，视温度情况可适当增加，但每次递增幅度不超过0.5%，最高氧含量不超过6%，控制最高温度小于400℃，分析甲烷化炉进口气体含量基本相同，床层也无温升，反而有下降趋势，即告钝化结束。更换催化剂时，可用蒸汽吹扫床层降温到200℃左右时，采用氮气或其它惰性气体将床层降到常温，打开卸料口，卸出催化剂。如有发热现象，可用水喷洒降温。4.1运输、装卸过程中应尽量避免撞击。4.2催化剂在空气中易受潮，应密封贮存，放于干燥场所。4.3催化剂易受毒物污染，存放场所应无硫化物、氯化物存在以免影响催化剂的性能。