CN-20、Z204、Z205转化催化剂升温（焦炉气版本）.doc

转化催化剂升温还原技术要求
(焦炉气纯氧转化)

西南化工研究设计院
四川天一科技股份有限公司
2009.1

转化催化剂升温还原技术要求

“技术要求”是转化催化剂在投入工业运转过程中的技术要点，用以协助操作人员使催化剂达到理想的效果，不涉及工厂具体的操作步骤及操作细节如阀门等。操作应以工程设计文件规范为准。
“技术要求”所叙述的是工厂在一、二段转化设备进行催化剂装填、烘炉，用惰性气体置换系统后所进行的转化催化剂的升温、还原、放硫、投运等化工单元操作。
“技术要求”中所列的升温速度是根据装置在进行原始开车时耐火材料及设备的要求而制定的。转化催化剂本身的升温速度无特殊要求。重复开车时，可以采用快速升温还原方案。

一、转化催化剂的升温
1、空气（或氮气）升温
(1)目的：以空气（或氮气）为介质将催化剂床层温度加热到200℃，不得超过250℃。
转化催化剂是以金属Ni为活性组份的，因为Ni再氧化时放出的热量会使催化剂床层的温度升高到足以使催化剂熔融或使容器损坏的程度，因此镍催化剂不应在200℃以上温度与空气接触。
（2）操作要点
a、升温速度控制为～20℃/h，升温用空气由压缩机供应，压力控制在0.3～0.5Mpa，流量：设计量的50％；
b、空气升温的热源来自加热炉，根据升温要求用调节烧嘴燃料气量及开启烧嘴个数调节控制；
c、空气升温最终温度为转化出口温度达到200℃。
2、蒸汽升温
（1）.目的：以蒸汽为介质，将转化炉催化剂出口温度提高到650～700℃。
（2）.操作要点
a、升温速度：30～50℃/h，流量： >50%（设计流量），控制转化出口压力0.5～0.8Mpa；
b、需待转化炉出口温度高于当时压力下的蒸汽露点50℃，才能将空气升温切换为蒸汽升温，防止因蒸汽冷凝损坏催化剂；
c、蒸汽已作为加热介质后，需注意系统低点导淋及时排除冷凝水；
d、当蒸汽升温至转化炉出口温度大于500℃时，应控制升温速度及升温时间，避免因在高温蒸汽状态下停留时间过长而损坏催化剂；
e、蒸汽升温的热源来自于加热炉的蒸汽盘管。

二、转化催化剂的还原
1、目的
催化剂产品是以氧化镍形式提供的，金属镍才具有活性，因此在使用前，必须使催化剂活化，通过还原反应使氧化镍转化为金属镍；
还原操作另一重要目的是脱除转化催化剂所含有的少量硫化物等毒物，以使催化剂的活性在运转中得以充分发挥；
还原以焦炉气和水蒸气为介质，反应所需热量由焦炉气与空气（或氧气）发生燃烧反应提供。
2、转化催化剂还原条件
（1）进入转化炉的原料气硫含量为<0.1ppm；
（2）还原压力：0.5～0.8Mpa；
（3）焦炉气流量：设计流量的30％；
（4）转化入口温度>630℃
（5）空气流量：设计流量的50％；
氧气流量：设计流量的30％；
（6）转化炉初始导入焦炉气和空气（或氧气）时，适当加入蒸汽，已着火后控制H2O/C～5.0。
注：还原时，使用纯氧，可能因操作问题造成超温而损坏转化炉和催化剂，建议使用空气加焦炉气还原。
3、还原操作要点
（1）、转化炉导入焦炉气和空气（或纯氧）以前，转化炉顶部温度必须高于焦炉气的着火点，因焦炉气和空气（或纯氧）中配有适量的水蒸汽，着火温度要求更高一些，因此在转化炉顶部温度>630℃时，才可开始导入焦炉气和空气（或纯氧）；
（2）转化炉进行点火操作时，焦炉气流量控制在设计流量的30％；
（3）转化炉导入空气（或纯氧）操作：点火时空速不宜过大，系统及物料的压力必须稳定，空气（或纯氧）初始导入氧量应由少到多逐渐加入，当确认已点燃后（床层温度升高），才可将导入量增加，控制升温速度＜80℃/h（纯氧时，则控制升温速度＜60℃/h）；若点火未成功，应立即切断导入的焦炉气和空气（或纯氧），用蒸汽置换后重新点火，以保证不致在炉内形成爆炸性气体；
（4）确认点火成功后，控制水碳比5～7，转化出口温度不超过900℃，三通温度<850℃；还原时间：6～8小时；
4.还原终点判断
（1）、转化炉出口组份中CH4含量达到当时温度、压力、水碳比条件下的平衡值。
（2）转化催化剂的放硫
为彻底脱除转化催化剂内所含的微量硫，在还原过程中应随时检查转化催化剂的放硫情况。只有催化剂中硫化物等毒物脱净后，它才能表现出高活性，才能认为催化剂还原阶段已结束。
一般放硫时间为6～8小时。
转化炉出口气体中的硫含量（需同时分析进出口气体组份中的硫含量），连续三次以上测定值小于0.2ppm，再稳定2小时，则放硫阶段结束。

三、转化炉导纯氧操作
1、转化炉导入氧气前，转化炉入口温度必须高于纯氧的着火点，因焦炉气及氧气均带有部分水蒸气，温度需较高才能着火，转化入口温度达650℃时，可开始导入氧气。
2、转化炉还原完毕后，可将负荷提高至设计流量的50％，H2O/C为4～5。
3、转化炉导氧操作
（1）、用N2氧压机气密
（2）、N2放空至0.1MP后将O2引入氧压机
（3）、氧在二段炉烧嘴入口前安全阀副高点放空处放空
（4）、在氧气加热器中提高O2温度（230C0），引入中压氧气
（5）、在一定时间后（30分钟）关闭安全阀，在制养装置，氧压提到2.1MP
（6）、开度设定为4.5%，O2引入二段
（7）、关闭副线，走主线，进入二段
注：
操作完成后，观察后段温度，如果温度没有升高，说明没有点燃，切断加氧。用N2进行吹扫。吹扫完后6—7分钟，重新加氧操作，点燃几分钟后会有100 C0左右温升，不要再填加氧和原料气流量，待稳定后再慢慢加量，最终床层温度不超过设计值。

四、气体检测
在转化催化剂还原阶段，为掌握还原进程。
分析频率：1、转化炉出口气体组份分析频率：1次/时；
2、催化剂放硫分析： 1次/时；
3、还原进行2～3小时后：2次/时。焦炉气转化系统停车及催化剂钝化程序

本程序适用于正常停车或计划停车，程序是基于保护催化剂不受损伤的前提下制定的，不涉及工厂具体的操作步骤，阀门位号及开度等。

一、 减少进入装置的原料气量，降温降压
1、 在装置停车初期，进入装置的焦炉气气量要求逐步减少到正常操作可允许的最小值，即正常进气量的50%；
2、 在焦炉气减量时，转化工艺蒸汽应控制到比正常汽－气比时的用量大（可为正常蒸汽量的50％）；
3、 进入转化的氧气量必须与焦炉气成比例地减量，同时转化炉的压力也要与进气量成比例地降低；
4、 转化炉降温速度为～50℃/h；
5、 合成压缩机停车后，转化气在转化炉后放空。

二、 切除原料气及转化催化剂的钝化
1、 切除进入转化炉的氧气（合成压缩机停车后）；
2、 至焦炉气减少到低于正常气量的～25%时，可一次完全切除；
3、 转化催化剂的钝化
（1）　采用水蒸气为介质对转化催化剂进行钝化操作；
（2）　转化系统停车降温、降压后，在600℃开始钝化操作，钝化时间4～6小时（在此时间段，转化炉出口温度～600℃）。
4、转化催化剂钝化要点
（1）　钝化过程应密切关注转化炉的床层温度变化；
（2）　由于转化炉直径较大，气流沿整个转化炉截面分布不易均匀，（超温、混合器运转异常等现象即为转化炉气流分布不均匀的表现特征）需根据钝化时床层温度的变化调整钝化时间；
（3）　“钝化”操作完成后可用N2或空气吹除系统中的水蒸气，并进一步降温；若采用空气吹除降温，应在200℃～250℃时，逐渐缓慢加空气，严格观察温升情况，防止超温事故发生。
（5）　“钝化”完成后，转化催化剂在温度降到常温后才可暴露在空气里。

CN-20、Z204、Z205
转 化 催 化 剂 装 填 方 案

天一科技股份有限公司催化剂总厂
2008、11

转化催化剂的装填质量是运转中充分发挥催化剂性能、延长催化剂使用寿命的关键，是保证工厂长周期运转、提高工厂经济效益的重要手段。

一、转化催化剂装填要求
1、 催化剂装填应尽可能均匀，从而使压力降的波动与气流分布的不均匀性减到最小程度；
2、 装填时应均匀倒出后用木耙铺平，不要让催化剂堆成一小堆再铺平；操作人员应进入炉内工作，但严禁直接在催化剂上行走，踩踏；
3、 催化剂的自由下落高度不得大于1米。
4、 催化剂装填前需过筛；装填完毕后，需用一定流速的无油干空气对装置进行吹扫。

二、转化催化剂装填应具备的条件
1、转化工段所有设备工艺管线安装完毕，经检查合格；
2、转化炉烘炉结束，耐火层热养护合格；炉内清洁工作完成；空气吹扫合格；系统试压查漏完毕合格；
3、确认运抵现场的催化剂及耐火球的型号、规格、质量、数量准确无误；
4、现场需有一防雨布蓬，用于堆放催化剂，防止催化剂受潮，过筛催化剂的工具具备；
5、 炉内各种物料（耐火球、CN-20、Z204、Z205）的装填高度已确认，已作出明显标记；
6、 转化炉内热电偶套管（高度、质量）符合要求；耐火层无裂纹，符合要求；

三、催化剂的装填程序
1、按装填程序开箱确认现场的催化剂，耐火球是否符合要求，并筛检出不合格产品，通知有关部门取样；
2、测定耐火球及催化剂的堆密度，计算出耐火球、催化剂的装填高度，以提供炉内的实际装填高度，并在炉内作出标记；
3、按装填顺序将耐火球及催化剂装入一定容量的吊桶，用吊车依次装入炉内；
4、每装入一定数量的催化剂后将表面扒平，然后继续装填；达到要求高度后将床层表面扒平；
5、将炉内装填工具吊出炉外，检查确认炉内无杂物后，测定定混合器至床层的实际高度后，装填人员撤出；
6、安装单位封闭人孔。
7、 CN-20、Z204、Z205装填高度根据设计值定。
8、 CN-20、Z204、Z205催化剂装填示意图见附录一。
9、装填过程中要做好有关记录。记好设计要求装填尺寸和实际装填尺寸以便查阅。

表1 二段转化催化剂装填数据
催化剂型号
装填体积，m3
装填重量，T
装填高度,mm
堆密度，kg/h
Z205

Z204

四、催化剂装填工具
1、长臂吊车1辆，叉车二部，磅秤2台
2、400X800X20木踏板2块，木耙子4个，活动扳手2把；
3、振动筛3X3mm孔径1台；
4、吊桶4个（带拉门及卡子）；
5、应急灯2个，布手套、防尘服若干；
6、5m软梯1个。

附录一、转化催化剂装填示意图：

耐火球

Z205

CN-20或Z204

φ25耐火球

φ50耐火球

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