KATALCOJM型制氢转化催化剂的工业应用

KATALCOJM型制氢转化催化剂的工业应用

摘要：对katalcojm 25型和katalcojm 57型转化催化剂使用情况进行总结，分析了开工中转化催化剂出现轻微积炭原因，提出了防止转化催化剂积炭的途径。

关键词：转化催化剂积炭工业应用

兰州石化公司50000nm3/h制氢装置采用轻烃水蒸汽转化和psa 净化工艺，于2012年4月1日建成投产，在直接用天然气对转化催化剂还原的过程中，出现轻微积炭。本文对转化催化剂工业应用进行总结，就催化剂积炭做了分析，并提出措施，为以后的制氢装置生产提供借鉴。

一、轻烃蒸汽转化反应及积炭反应原理

1.转化反应原理

2.积炭与消碳

烃原料中的c-c键的断裂，并伴随进一步脱氢和加氢，产生了低碳数的烃和h2，同时产生了碳，这就是积炭。

炭和水蒸气反应生成co和h2，就是消炭。反应式：c+h2o=co+h2转化炉管中同时存在积炭和消炭反应。气态烃转化过程容易发生积炭的温度是650℃以上，而转化炉管中630℃～675℃左右的区域，一般是炉管长度上30%～40%区域，称为“热带”区域。高活性的催化剂可以在进入到630℃区域以前，甲烷浓度降低，减少甲烷裂解反应的发生，避免积炭。低活性催化剂在炉管内630～675℃左右区域时，仍有较多大分子烃类尚未转化，易裂解积炭和生成甲烷。甲

烷继续裂解，导致积炭发生。

二、转化催化剂性能

三、转化催化剂装填

制氢装置转化炉为顶烧炉，共计4排176根炉管，规格为φ

124*11mm。转化催化剂装填历时10天。其装填方法如下：

1.将量好的催化剂装入细布袋中，每袋5～6kg。

2.装填时，布袋的封口端系以长尼龙绳，开口端折起80～100mm。

3.装填比例为4：6，katalcojm 25型装在炉管上段，katalcojm 57装在炉管下部。

4.待下段催化剂全部装完后，小心地以木锤敲击炉管上法兰外侧，使炉管中催化剂高度一致，高度相差5mm以内。

5.下段催化剂装完后，测一次床层阻力降，阻力降大者（小于均值5%）要卸出重装。

6.下段催化剂装完后，用上述同样方法完成上段催化剂装填。

7.每组炉管全部装完后，测一次全床层阻力降，并作记录。

8.全部炉管装完后计算全炉管的平均阻力降，差值大于5%的要求考虑重装。

9.如遇雨天或潮湿天气，此时催化剂不应开桶，防止催化剂受潮。

四、转化催化剂的积炭

1.催化剂还原

转化催化剂还原流程为：原料气压缩机→脱硫反应器→预转化反应器→转化炉→中变反应器→中变分水系统，系统以氮气为循环介

质，压力为1.0mpa，循环量为5000～6000nm3/h，升温速率为≯25℃/h，初装催化剂在200℃、400℃时各恒温脱水两小时，当转化入口和出口温度都达到系统循环压力下蒸汽露点温度50℃以上时，切除预转化反应器，进行转化配汽，蒸汽量21t/h，然后天然气以3000 nm3/h进料，此时密切关注炉膛温度、火焰及炉管外观。在每次提量前先增加蒸汽量，确保水碳比不低于设计值。

2.催化剂积炭

2.1事件经过

2012年4月3日，保证水碳摩尔比在7：1条件下，以1000 nm3/h 的速度引入天然气。在操作中出现进料流量波动大不稳定，在0 nm3/h到6500 nm3/h之间波动（期间最小的水碳比大约在5）。为了稳定天然气流量，3日凌晨3时，进料调至7000 nm3/h。

稳定进料后，加强检查炉管，无异常。凌晨4时，检查炉管外观，发现东侧炉管出现红颜色，判明红管。此外，中间两排炉管从上向下约30%处有花斑。初步判断原因：一、是不均匀的火嘴燃烧造成的；二、是初次还原时，没有活性的氧化态催化剂在低水碳比下，潜在积炭。针对原因一：平衡好火嘴燃，控制进料在3000 nm3/h （水碳比在10），继续进行还原，并且密切监察炉管外观，但炉管无明显改善。针对原因二：立即切断进料，配入蒸汽进行消碳，系统改回循环流程。24小时后，转化出口的co 和co2含量稳定，装置重新引入重整氢进行转化和中变催化剂的还原。

2.2 整改措施

2.2.1稳定天然气进料。本次积炭潜在的原因在于还原用的天然气流量波动较大，出现短暂的低水碳比引起积炭。

2.2.2稳定火嘴的燃烧：要短火焰、齐火苗。

2.2.3催化剂还原可以用重整氢，要求保证重整氢气的流量。

五、防止转化催化剂积炭的途径

1.选用活性好，且稳定、抗积炭性能好的催化剂。

2.提高转化催化剂装填质量。

3.严格控制原料品质。

4.操作时始终保持足够的水碳比，同时要避免水碳比出现大的波动。

5.严格控制转化炉膛温度，避免出现大的波动。

6.应避免频繁开、停工。

参考文献

[1]叶京，张占群. 国外天然气制氢技术的研究[j]. 石化技术，2004（ 1）： 48-51.