變換催化劑性能和控制工藝指標(biāo)

1、QCS11 催化劑的技術(shù)性能介紹QCS11 是鈷鉬系一氧化碳耐硫變換催化劑，是我公司專門為高 CO、高水氣比研究開發(fā)的催化劑。已經(jīng)在兩個殼牌氣化工藝一變使用。和 QCS-03/QCS-01 催化劑相比，耐熱溫度高、活性穩(wěn)定性好、孔結(jié)構(gòu)更加合理，另外，顆粒度均勻、裝填效果好，能夠有效的保證裝填均勻、阻力減小。鎂-鋁-鈦三元尖晶石載體及特殊的加工制作工藝是確保 QCS-11催化劑具備上述特性的基礎(chǔ)和必備條件。目前高 CO、高水氣比工藝包括殼牌爐氣化、航天爐氣化、GSP 氣化等，其中神華寧煤使用 GSP 是目前 CO 和水氣比最高的工藝，對催化劑的要求也最高。我公司的 QCS 系列催化劑采用鎂-鋁-

2、鈦三元載體、稀土助劑，其活性穩(wěn)定性、工況適應(yīng)性是最好的，在與國外、國內(nèi)催化劑對比使用過程中得到很多驗證，獲得中國、德國、南非等國家的專利。QCS11 鈷鉬系一氧化碳耐硫變換催化劑，適用于以重油、渣油部分氧化法或煤氣化法造氣的變換工藝，促進(jìn)含硫氣體的變換反應(yīng)，是一種適應(yīng)寬溫（220550）、寬硫（工藝氣硫含量0.01% v/v）和高水氣比（0.22.0）。該催化劑具有機(jī)械強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，脫氧能力強(qiáng)等特點，能有效地脫除與吸附原料氣中的氧和焦油等雜質(zhì)或毒物。對高空速，高水氣比的適應(yīng)能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，操作彈性較大。具有穩(wěn)定的變換活性，可延長一氧化碳耐硫變換催化劑的使用。新鮮催化劑活性組份鈷、鉬以

3、氧化鈷、氧化鉬的形式存在，使用時應(yīng)首先進(jìn)行硫化，使金屬氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧??？梢杂煤蚬に嚉怏w硫化，也可用硫化劑單獨硫化。QCS11 耐硫變換催化劑不含對設(shè)備和成并隨工藝氣排出，對設(shè)備無危害。有危害的物質(zhì)，硫化時也量的水生主要特點為：耐熱溫度高、活性穩(wěn)定性好、孔結(jié)構(gòu)更加合理。顆粒度均勻、裝填效果好，能夠有效的保證裝填均勻、阻力減小。鎂-鋁-鈦三元尖晶石載體及特殊的加工制作工藝是確保 QCS-11 催化劑具備獨特性能的基礎(chǔ)和必備條件?？顾闲阅芎?，適用高水氣比：0.2-2.0，可耐 5.0MPa 水蒸氣分壓。耐熱穩(wěn)定性好，適合寬溫變換：200-550。適應(yīng)高 CO 變換條件：CO容易硫化。組成可達(dá)

4、 75%。變換活性高，特別是低溫、低硫變換活性。機(jī)械強(qiáng)度高、選擇性好、穩(wěn)定性好。對高空速和寬水氣比適應(yīng)能力強(qiáng)。具有較強(qiáng)的吸灰和抗毒能力。對COS 和 HCN 有很強(qiáng)的加氫功能。使用范圍廣：適用于各種氣化流程，尤其是高 CO 高水氣比的變換。1、催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)1.1物理性質(zhì)外觀蘭綠色球形外形尺寸（mm）：堆密度（kg/l）：徑向抗壓碎力（N/cm）：比表面（m2/g）化學(xué)組成直徑 3.54.2 0.820.88 200 1201.2CoO（%）： MoO3（%）：助劑（%）：載體： 3.5 8.05.0TiO2-MgO-Al2O3 三元尖晶石 93%CO 變換活性（350）2、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

5、項目指標(biāo)抗壓碎力（N/顆）：CoO（%）： MoO3（%）： 200 3.5 8.0產(chǎn)品的使用適用條件操作溫度（）:操作壓力（MPa）:運行空速（h-1）:蒸汽/干氣:2005502.010.0100040000.22.026溫度通常選擇在高于水蒸汽溫度 25以上，隨著使用時預(yù)計使用（a）：為了防止水汽冷凝，間的延長（當(dāng)出口 CO 含量時），可逐漸提高溫度，使出口 CO 含量控制在要求范圍內(nèi)。催化劑床層的熱點溫度不宜長時間超過 500，否則將會縮短催化劑的使用3.2催化劑的裝填催化劑的裝填質(zhì)量直接關(guān)系到床層的氣流分布，床層的阻力降及催化劑的使用性能，。因此應(yīng)裝填工作。為了保證裝填質(zhì)量，要選擇晴

6、朗天氣，并避開油污、灰塵及化學(xué)物質(zhì)污染。裝填催化劑前，應(yīng)該認(rèn)真檢查反應(yīng)器，確保清潔干凈，支撐柵格牢固。在爐內(nèi)壁標(biāo)出耐火球、鋼絲網(wǎng)、篦子板和催化劑的裝填線。3）在裝填之前，通常沒有必要對催化劑進(jìn)行篩選，但是在不正確作業(yè)可能使催化劑損壞，若發(fā)現(xiàn)磨損或破碎則應(yīng)過篩。及裝卸過程中，由于首先向爐底裝50mm 的耐火球，裝至預(yù)定高度。其上再裝25mm 耐火球 100200mm 的高度，鋪二層鋼絲網(wǎng)，然后裝催化劑。將催化劑慢慢吊至爐頂，緩慢侄入接有帆布口袋的漏斗或溜槽中，催化劑從帆布袋口流入爐內(nèi)。爐內(nèi)有人手握帆布袋口，不斷移動下料口位置，使催化劑按水平面上升。催化劑下落高度不得超過 1 米。如爐內(nèi)無人，則要

7、分層裝填，每層約 0. 5m 高催化劑，要整平之后再裝下一層，防止疏密不均，在裝填期間，如果需要在催化劑上走動，應(yīng)墊上木板，使身體重量分散在木板上。6）催化劑裝好后，將表面耙平，覆蓋兩層鋼絲網(wǎng)，再裝入 100200mm 厚的環(huán)或耐火球以及篦子板。當(dāng)確認(rèn)催化劑裝填質(zhì)量合格，爐內(nèi)無異物后封爐。用空氣或惰性氣體吹掃至爐出口無粉塵為止。7）為保證人身安全，在裝填過程中的入爐33 升溫硫化首次開車升溫時,為防止水蒸汽在催化劑上冷凝，應(yīng)使用惰性氣體（如空氣或天然氣，需要配戴長管或過濾罐式防塵面具。最好是氮氣）做為升溫介質(zhì)，當(dāng)催化劑床層溫度升至水蒸汽的溫度以上時，可以改用工藝氣升溫。催化劑床層的升溫速度可控

8、制在50/h，并根據(jù)可獲得的最大的介質(zhì)流量來設(shè)定壓力，以確保氣體在催化劑床層上能有很好的流態(tài)分布。在通常情況下， 氣體的有效線速應(yīng)控制在設(shè)計值的 50100%。載氣流量應(yīng)保持在一次通過或循環(huán)操作時空速至少為 300h-1。載氣中氧含量應(yīng)小于 0.05%。當(dāng)催化劑床層溫度達(dá)到 200220時，可轉(zhuǎn)入硫化程序。如選用空氣做升溫介質(zhì)，在導(dǎo)入硫化氣之前必須用氮氣或水蒸汽吹掃系統(tǒng)，以置換殘余氧氣。常用的硫化劑有H2S、CS2 和COS，硫化反應(yīng)可用下式表式：H0298= 13.4KJ/mol H0298= 48.1KJ/molH0298= 240.6KJ/molH0298= 35.2KJ/molCoO+

9、H2SCoS+H2O（1）（2）（3）（4）MoO3+2H2S+H2MoS2+3H2OCS2+ 4H2COS+H2O2H2S+CH4CO2+H2S可以看出，反應(yīng)（3）發(fā)生時，要產(chǎn)生大量的熱。因此，如果用CS2來硫化催化劑，200時，CS2應(yīng)控制加料速度，以防止催化劑床層超溫。溫度達(dá)的氫解才具有較大的轉(zhuǎn)化率。硫化時，硫的加入量一般根據(jù)催化劑中的活性組份完全硫化來計算，QCS-01 催化劑每 1000kg 約需 55kg 硫，加硫速度依催化劑床層大增加并與含量平衡來確定硫化結(jié)束。情況而定。由反應(yīng)器出口 H2S 含量大溫度大于 200時，硫化反應(yīng)就以足夠快的速度進(jìn)行，選用天然氣或氮氣加熱催化劑時應(yīng)加

10、入 510%氫氣，以利于 CS2 氫解。硫化時，催化劑床層 T 不超過 30。硫化結(jié)到規(guī)定的變換溫度，一般不必要超過 300。束時，將溫度慢慢下面列出了循環(huán)氮氣、工藝氣一次通過的升溫硫化程序供選擇331用循環(huán)氮氣硫化1）用氮氣徹底置換循環(huán)回路，并檢查回路中無其它工藝氣體漏入的可能。2）通過變換爐的循環(huán)氮氣應(yīng)保持穩(wěn)定的壓力（一般 0.51.5 MPa），以提供合適的空速，此值最好能高于 300 h-1。3）催化劑從室溫開始升溫，適宜的升溫速度是每小時 25，當(dāng)溫度升到 120時恒溫 46 小時，以脫除催化劑中吸附的物理水，同時分離器注意排水，然后再繼續(xù)升溫至 200220，恒溫 34 小時床層溫

11、度。4）當(dāng)床層的溫度都穩(wěn)定在 200220以后，把氫氣加到氮氣中，控制反應(yīng)器溫度在 200220，分析變換爐氫氣含量 1020%左右（氣體分析 1 次/小時）。5）二硫化碳貯槽加裝二硫化碳后，打開二硫化碳貯槽的氮氣（鋼瓶氮）給二硫化碳貯槽充壓，用背壓閥控制壓力大于系統(tǒng)壓力 0.2MPa0.3MPa 時，稍開二硫化碳貯槽出口閥門，將少量二硫化碳壓入系統(tǒng)，系統(tǒng)控制床層 T30/hr，如床層溫度上升過快，可減少或停止加入二硫化碳，同時加大 N2 量，至床層溫度冷卻到 250后再加入二硫化碳。6）根據(jù)催化劑床層溫度控制二硫化碳的加入量，一般控制二硫化碳的含量在 0.2%1.0%左右，在變換爐的7）硫化

12、過程中分析 H2S 含量來確定。溫度維持在 200220，床層熱點溫度350。由于二硫化碳?xì)浣猱a(chǎn)生一定的甲烷，循環(huán)系統(tǒng)要保持一定量的弛放氣。8）當(dāng)出口有硫催化劑床層時，逐步提高硫化壓力至 1.0MPa，提高溫度繼續(xù)硫化，當(dāng)溫度 230260時，熱點溫度 300320，變換爐出口有硫硫含量與進(jìn)口硫含量基本持平，保持 3 小時以上不再變化時，可認(rèn)為硫化結(jié)束。，并且9）若串聯(lián)幾個反應(yīng)器，當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)器的催化劑床層有硫時，要注意調(diào)整第二反應(yīng)器的溫度 200-220繼續(xù)硫化。整個硫化期間，應(yīng)保持溫度穩(wěn)定，并且T 不應(yīng)超過 30。10）硫化結(jié)束后，關(guān)閉二硫化碳入系統(tǒng)的閥門，二硫化碳貯槽泄壓，回收剩余的二硫化

13、碳；關(guān)閉補(bǔ)氮氣閥、補(bǔ)氫氣閥，停開工加熱器高壓蒸汽，停壓縮機(jī)，開放空閥泄壓。11）變換系統(tǒng)用氮氣置換合格，以 1015/h 的速度把溫度提高到規(guī)定的反應(yīng)溫度。然后將原料氣送入催化劑床層，慢慢地把壓力和溫度調(diào)整到設(shè)計值。在這個階段，應(yīng)該一直保持流速，并且根據(jù)壓力調(diào)節(jié)氣體流量。注意催化劑上的氣體有效線速度不超過設(shè)計值。每個反應(yīng)器的催化劑床層溫度都必須保持在高于水蒸汽溫度 25以上。332用工藝氣硫化采用工藝氣一次通過法硫化催化劑，尤其是在較高壓力下，應(yīng)該注意存在甲烷化反應(yīng)的可能。為了防止此反應(yīng)發(fā)生，或者已經(jīng)發(fā)生了此反應(yīng)，應(yīng)通過控制溫度來限制（一般當(dāng)溫度高于 400時，甲烷化反應(yīng)才會明顯發(fā)生）。 1）

14、硫化前，應(yīng)該用氮氣吹凈反應(yīng)器。2）按 4.4.1 所述升溫程序用氮氣升溫到 200220，然后，把濕工藝氣加到氮氣中（比例：濕工藝氣：氮氣=1：3）一起進(jìn)入反應(yīng)器，并保持溫度和壓力。采用工藝氣作原料，由于氣體混合物中，氫氣分壓、CO 分壓低，甲烷化反應(yīng)的可能性很小，萬一發(fā)生此反應(yīng)導(dǎo)致超溫時，可通過減少或切斷工藝氣，用氮氣將催化劑床層冷卻到 250左右，再慢慢地加入濕工藝氣繼續(xù)硫化。3）當(dāng)催化劑床層溫度穩(wěn)定時，將濕工藝氣流量增加一倍。同時相應(yīng)減少氮氣，目的是使氣體的線速度不超過允許值，此時氣體的比率為：工藝氣：氮氣=1.01.5。4）為了縮短硫化時間，可加入的硫份。增加硫份的辦法有兩種，一種是增

15、加工藝氣流量并相應(yīng)地減少氮氣流量直到停用氮氣，但是要嚴(yán)格防止硫化過快引起超溫，在催化劑被硫化 20%之前，不宜增加流量，另一種辦法是增加工藝氣的硫含量，例如當(dāng)工藝氣體中的硫含量較低時，可添加 CS2 等硫化劑或向原料中添加硫化劑如硫磺等，兩種方法相比，后者安全，易于控制。但是，不管采用何種辦法增加硫份，縮短硫化時間，都必須保證由硫化反應(yīng)造成的T過 30。5）當(dāng)有明顯的硫時，表明硫化接近完全，若出口硫含量與硫含量平衡時，則表明硫化結(jié)束。硫化結(jié)束后，以 1015/h 的速度將溫度提高到設(shè)計值，同時將工藝氣流量及壓力也相應(yīng)地提高到設(shè)計值，切除和并停止補(bǔ)充硫份。此時，催化劑床層N2溫度要保持高于溫度

16、25以上，以避免水蒸汽在催化劑上冷凝。34正常操作QCS-11 型催化劑的日常操作指標(biāo)如下：變換爐溫度（）:220 2505000.22.0日常使用溫度（）:蒸汽/干氣：氣空速（h-1）:操作壓力（MPa）：為了延長催化劑使用4000 2.010.0,在正常運轉(zhuǎn)期間應(yīng)盡可能保持較低的溫度(高于水蒸汽25以上),并保持溫度、壓力、水/氣、硫化氫濃度等各項操作參數(shù)平穩(wěn)，減少開停車次數(shù)，避免在無硫或硫含量過低的條件下操作。運行過程中，不允許瞬間大幅度降壓或升壓。注意各反應(yīng)器的壓差變化，工況改變或操作異常時，應(yīng)注意測定出口 CO 含量，必要時應(yīng)標(biāo)定各項參數(shù)。當(dāng)長時間運轉(zhuǎn)后催化劑活性，出口 CO 含量增

17、加時，可小幅度地逐漸提高設(shè)計值以下。溫度，使出口 CO 含量控制在QCS11 催化劑具有較強(qiáng)的抗毒物能力，在重油、渣油部分氧化法或煤氣化法生產(chǎn)的工藝氣中的低濃度毒物對催化劑性能基本上沒有影響。既使是、碳?xì)浠衔?、鹵素等毒物，QCS11 也具有較高的承受能力。必須嚴(yán)格防止硫化態(tài)的 QCS-11 催化劑與空氣或氧接觸，也就是說工藝氣中含氧量應(yīng)小于 0.2% (v/v)，否則催化劑中的硫化物將與氧劇烈反應(yīng)，放出大量的熱量，使催化劑床層的溫度急劇上升，燒毀催化劑。同時生成的SO2 會發(fā)生硫酸鹽化作用而使催化劑失活，并腐蝕下游生產(chǎn)設(shè)備。4、催化劑性能保證工藝氣經(jīng)變換催化劑變換后 CO 含量降至 6.8%以下（催化劑操作耐溫480，催化劑的瞬間耐溫550。工藝氣水汽比在 1.52.0 之間催化劑能夠保持高活性。）。（4）催化劑在滿足上述三種情況下使用應(yīng)保證 3 年以上5、山東齊魯1)山東齊魯化工承諾：化工保證所提供的催化劑是技術(shù)水平先進(jìn)、質(zhì)量安全可靠、嶄新的、符合工業(yè)技術(shù)要求以及正常、安全運行和長期使用的要求。2)山東齊魯化工提供催化劑裝填、升溫、硫化、開停車方案以及正常操作使用說明書。3)催化劑裝填、升溫、硫化、開車過程中，派遣現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的技術(shù)服務(wù)到現(xiàn)場，進(jìn)行免費技術(shù)服務(wù)和技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)。4)催化劑應(yīng)用過程中出現(xiàn)緊