一、摘要

以天然氣為原料和燃料，在鐵錳脫硫劑和氧化鋅脫硫劑作用下，將天然氣中的有機(jī)硫和無機(jī)硫脫除到0.5ppm以下，通過配入一定量的蒸汽和空氣在一、二段轉(zhuǎn)化觸媒和一定的溫度條件下將甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣、一氧化碳、二氧化碳，制取合成氨所需要的氫氣和氮?dú)?，在一定的溫度和變換觸媒的催化作用下，使一氧化碳變換成二氧化碳和氫氣，為尿素車間提供富余的中壓蒸汽，同時(shí)凈化脫碳?xì)庵袣堄嗟亩趸己鸵谎趸?，為后工段輸出合格的低變氣和凈化氣。保持本工段操作條件符合工藝指標(biāo)要求，負(fù)責(zé)直轉(zhuǎn)系統(tǒng)的開停車、事故處理及正常操作和維護(hù)，并及時(shí)做好原始記錄，實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、低耗、經(jīng)濟(jì)、文明生產(chǎn)。

二、工藝原理

2.1脫硫轉(zhuǎn)化工序

2.1.1脫硫

來自天然氣壓縮機(jī)的原料天然氣中，總硫含量120mg/m，本裝置采用干法脫硫來處理原料氣中的硫份。為了脫除有機(jī)硫，采用鐵錳脫硫催化劑在約340－400℃高溫下發(fā)生下述反應(yīng)：

　　　　　在鐵、錳催化劑的作用下，大約還?！埽礟Pｍ的硫化氫，在氧化鋅催化劑作用下發(fā)生下述脫硫反應(yīng)而被吸收。在氧化鋅催化劑作用下吸收速度極快，因而脫硫沿氣體流動(dòng)方向逐層進(jìn)行，最終硫被脫除至0.5PPｍ以下。

2.1.2轉(zhuǎn)化

脫硫后的原料氣在鎳催化劑作用下，按下列反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)以制取合成氨所用的原料氣。主要的反應(yīng)式如下：

轉(zhuǎn)化工序分為兩段進(jìn)行，在方箱爐和換熱式轉(zhuǎn)化爐里，烴類和水蒸汽在反應(yīng)管內(nèi)的鎳觸媒上反應(yīng)，由管外供給反應(yīng)所需熱量。

出口氣體殘余甲烷濃度約為8～20％，兩個(gè)一段轉(zhuǎn)化后的氣體進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐，在二段爐頂部空氣分布器加入空氣燃燒放熱，同時(shí)又在二段鎳觸媒的催化作用下，繼續(xù)進(jìn)行剩余甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，二段爐出口溫度在810～900之間，經(jīng)二段轉(zhuǎn)化后，可使轉(zhuǎn)化氣達(dá)到下列兩項(xiàng)要求：

（１）氫氮比（分子比）：２.２－２.８

（２）殘余甲烷（干基）：０.３～０.６％

轉(zhuǎn)化氣中的氫氣與空氣中的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)：

在二段爐內(nèi)除氫以外一氧化碳及甲烷也能燃燒，但Ｈ燃燒反應(yīng)的速度比其他可燃?xì)怏w快３－４個(gè)數(shù)量級，所以在二段爐內(nèi)催化劑上部的非催化劑空間里，首先是空氣中的氧與一段轉(zhuǎn)化氣中的氫氣進(jìn)行燃燒，放出大量的熱用于一段轉(zhuǎn)化氣中的殘余甲烷繼續(xù)轉(zhuǎn)化。

２.２中低變工序

出二段爐原料氣中含有大量的CO，變換工序就是使ＣＯ在變換催化劑作用和合適溫度下與水蒸汽反應(yīng)生成ＣＯ和Ｈ。既除去對后工序有害的ＣＯ，又能制得尿素原料之一ＣＯ。反應(yīng)式為：

這是一個(gè)等體積、可逆、放熱反應(yīng)。降低溫度和提高蒸汽濃度均有利于變換反應(yīng)的進(jìn)行。本工序中變采用鐵鉻系催化劑，還原后具有催化活性的是，低變采用銅鋅系催化劑，還原后具有活性的是Ｃｕ。中變溫度在360～400，在催化劑的作用下，反應(yīng)速度很快，中變爐出口ＣＯ≤3.0％。然后通過換熱降溫到180左右，在低變催化劑的作用下，使工藝氣中的ＣＯ含量進(jìn)一步降到≤0.3％，以滿足甲烷化對ＣＯ含量的要求。

２.３甲烷化工序

經(jīng)過中、低溫變換和碳化、脫碳后的氣體尚含有少量的一氧化碳和二氧化碳，這些氣體會使合成氨觸媒中毒喪失活性，所以在送往合成之前，必須對脫碳、碳化氣作進(jìn)一步的凈化處理。所謂甲烷化，就是將碳化氣或脫碳?xì)庵袣堄嗟模茫虾停茫吓c原料氣中的Ｈ，在一定溫度和鎳觸媒催化作用下，反應(yīng)生成合成氨無害的氣體甲烷，其反應(yīng)式如下：

甲烷化反應(yīng)有以下特點(diǎn)：

（1）反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，每０.１％ＣＯ、ＣＯ、Ｏ（體積含量）所造成的溫升分別為：ＣＯ7.4，ＣＯ6.1，16.5。

（2）是體積縮小的反應(yīng)，因此，提高壓力有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行。

三、工藝流程

3.1轉(zhuǎn)化、中低變工序

界區(qū)來的原料天然氣經(jīng)天壓機(jī)加壓（≤1.45MPa），進(jìn)入天然氣油水分離器分離掉油污，然后經(jīng)對流段加熱至360左右，進(jìn)入脫硫槽（a、b）脫硫后的天然氣與水蒸汽按一定的水碳比混合后分成兩股分別進(jìn)入對流段混合氣預(yù)熱器和換轉(zhuǎn)混合氣預(yù)熱器：一股進(jìn)入對流段第一組盤管加熱至480左右，進(jìn)入方箱式一段爐轉(zhuǎn)化管內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)；另一股進(jìn)入換轉(zhuǎn)混合氣預(yù)熱器預(yù)熱至480左右，進(jìn)入換熱式轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管內(nèi)進(jìn)行甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從這兩個(gè)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)出來的轉(zhuǎn)化氣匯合后，進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)使未轉(zhuǎn)化的甲烷繼續(xù)轉(zhuǎn)化，與此同時(shí)向二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)通入一定量的經(jīng)過預(yù)熱后溫度<550的空氣，使空氣中的氧與轉(zhuǎn)化氣中的氫發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量的熱，為一段轉(zhuǎn)化氣中的甲烷在二段爐繼續(xù)轉(zhuǎn)化提供所需的熱量。通入空氣的主要目的是為了控制合成補(bǔ)充氣氫氮比，以滿足氨合成的需要，經(jīng)二段轉(zhuǎn)化后殘余甲烷≤0.6％。出二段爐的工藝氣體進(jìn)入換熱式轉(zhuǎn)化爐的管間，為管內(nèi)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供熱量，然后進(jìn)入換轉(zhuǎn)混合氣預(yù)熱器的管間，再經(jīng)廢熱鍋爐加熱由汽包下降管送來的鍋爐給水，并產(chǎn)生≤1.58MPa的中壓蒸汽，經(jīng)汽包送入系統(tǒng)，出廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)降溫后進(jìn)入變換工序。

一段爐采用頂部燒嘴，通過輻射、對流等方式將天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給方箱爐轉(zhuǎn)化管。界區(qū)來的天然氣和馳放氣經(jīng)過緩沖罐進(jìn)入燃燒天然氣預(yù)熱盤管預(yù)熱，預(yù)熱后的天然氣直接到爐頂燃燒，煙氣進(jìn)入對流段，依次經(jīng)過（１）混預(yù)器、（２）工藝空氣預(yù)熱器Ⅱ、（３）工藝天然氣預(yù)熱器Ⅱ、（４）煙氣廢鍋、（５）工藝空氣預(yù)熱器Ⅰ、（６）工藝天然氣預(yù)熱器Ⅰ、（７）燃燒天然氣預(yù)熱器、（８）軟水預(yù)熱器進(jìn)行熱交換，充分利用余熱后，出對流段煙氣由引風(fēng)機(jī)抽入煙囪排入大氣中（注：Ⅱ直轉(zhuǎn)系統(tǒng)的5、6組換熱器位置對換）。

    軟水崗位來的軟水通過對流段的軟水預(yù)熱器加熱后，依次送入第一鍋爐給水預(yù)熱器、第二鍋爐給水預(yù)熱器、第三鍋爐給水預(yù)熱器預(yù)熱后送入汽包（Ⅱ直轉(zhuǎn)系統(tǒng)軟水崗位來的脫鹽水一部分經(jīng)軟水預(yù)熱器換熱后去除氧器，另一部分通過對流段的軟水預(yù)熱器加熱后，依次送入第一鍋爐給水預(yù)熱器、第二鍋爐給水預(yù)熱器、第三鍋爐給水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入汽包）。進(jìn)入汽包分離掉蒸汽后的熱軟水：一部份通過下降管到轉(zhuǎn)化廢鍋，回收轉(zhuǎn)化氣的余熱來副產(chǎn)蒸汽，另一部份通過鍋爐循環(huán)給水泵加壓，分別進(jìn)入煙氣廢鍋和中變廢鍋，利用余熱產(chǎn)蒸汽，再進(jìn)入汽包分離掉蒸汽，軟水又循環(huán)使用。

經(jīng)轉(zhuǎn)化廢鍋來的轉(zhuǎn)化氣溫度已達(dá)要求，直接進(jìn)入中變爐，轉(zhuǎn)化氣中的ＣＯ在中變催化劑的作用下，與反應(yīng)生成和，并放出大量的熱，使氣體溫度升高。出中變爐的氣體溫度為360左右，ＣＯ含量降至２～３％。中變氣進(jìn)入甲二換與管內(nèi)的甲烷化爐進(jìn)口氣換熱，再進(jìn)入中變廢鍋、第三鍋爐給水預(yù)熱器換熱，氣體溫度冷卻至180左右，進(jìn)入預(yù)、主低變爐，在低變催化劑的作用下，中變氣中的ＣＯ含量被降至≤0.3％，低變氣再經(jīng)第二鍋爐給水預(yù)熱器、第一鍋爐給水預(yù)熱器、低變氣水冷器Ⅰ、Ⅱ，低變氣分離器后送入后工段（Ⅱ直轉(zhuǎn)系統(tǒng)在預(yù)低變爐進(jìn)行低變反應(yīng)后，進(jìn)入調(diào)溫水加熱器換熱，再去主低變爐參加反應(yīng)。低變氣經(jīng)第二水加熱器、第一水加熱器、軟水預(yù)

熱器、低變水冷卻器Ⅰ、Ⅱ，低變氣分離器后送入后工段）。

３.２甲烷化工序

由碳化、脫碳崗位送來的碳化氣、脫碳?xì)猓紫冉?jīng)碳化氣分離器分離掉油污后，進(jìn)入甲烷化第一換熱器管間與管內(nèi)的凈化氣換熱，然后進(jìn)入甲烷化第二換熱器管內(nèi)與管間的中變氣換熱，溫升至280左右進(jìn)入甲烷化爐進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，出甲烷化爐凈化氣ＣＯ＋ＣＯ≤25PPｍ，溫度為280～310，依次經(jīng)甲烷化第一換熱器管內(nèi)、甲烷化水冷卻器、甲烷化氣分離器，送往合成壓縮機(jī)工段。

四、主要設(shè)備

五、正常開停車及原始開停車

5.1正常開停車

5.1.1正常開車

⑴、先檢查各閥門是否處于開車狀態(tài)，作好應(yīng)開、應(yīng)關(guān)閥門的處理，并建立液位。

⑵、試漏：此處僅指燃燒天然氣進(jìn)一段爐的燒咀閥門（其余各處均應(yīng)根據(jù)檢修情況酌情處理）。

ａ先啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，用空氣置換一段爐爐膛10分鐘，停引風(fēng)機(jī)。

ｂ調(diào)燃燒天然氣壓力至0.２MPa，并開燃燒天然氣流量副線閥，將氣送至燒嘴調(diào)節(jié)閥，用耳聽，有明顯泄露聲的閥門應(yīng)首先更換。

ｃ分析取樣

在無抽風(fēng)的條件下，試壓10分鐘，取樣分析20％≤Ｏ％≤21％、ＣＨ≤0.5％為合格。不合格者必須查明原因，采取措施，合格后方可點(diǎn)火。

⑶、點(diǎn)燃燒室（側(cè)燒、煙道燒嘴）。

ａ關(guān)去一段爐燃燒天然氣大閥，開燃燒天然氣放空閥（氣體走燃燒室）。

ｂ手動(dòng)調(diào)壓至0.0５MPa，點(diǎn)燃燒室使廢鍋產(chǎn)蒸汽。

⑷、一段爐點(diǎn)火。

對稱點(diǎn)燒嘴（從少到多，每小時(shí)輪換燒咀一次，盡量使?fàn)t膛溫度均勻），干燒轉(zhuǎn)化管，爐膛以50／ｈ的速度升溫。當(dāng)煙氣進(jìn)煙氣廢鍋溫度達(dá)90℃時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)熱水循環(huán)泵。

⑸、一段爐通蒸汽升溫。

條件：當(dāng)爐膛各點(diǎn)溫度均大于400時(shí)，維持20分鐘，可向轉(zhuǎn)化管通入蒸汽，溫升50／ｈ；當(dāng)二段爐出口溫度>350時(shí)，可向換熱式轉(zhuǎn)化爐通蒸汽升溫。

⑹、配工藝天然氣。

條件：當(dāng)一段爐出口溫度≥450時(shí)可配工藝天然氣，工藝天然氣量約800－1500Nm³，水氣比控制在５左右，此時(shí)注意煙氣進(jìn)對流段溫度>550時(shí)，空氣預(yù)熱器應(yīng)加一些保護(hù)蒸汽，以保護(hù)空氣預(yù)熱器。當(dāng)二段出口溫度達(dá)300時(shí)開夾套水，當(dāng)二段爐出口溫度≥650可向換熱式轉(zhuǎn)化爐配工藝天然氣。

⑺、配工藝空氣。

條件：一段爐出口CH₄<11%，工藝負(fù)荷1300－2000 Nm³，二段爐進(jìn)口溫度≥650。具體操作：

ａ開空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，并放空。

ｂ開蒸汽吹掃閥，吹掃１～２分鐘，置換進(jìn)二段爐空氣管。

ｃ微開蒸汽吹掃閥１／２～２圈，關(guān)空氣放空閥，向二段爐送空氣，５分鐘后關(guān)蒸汽吹掃閥，注意：配空氣時(shí)二段爐大閘閥前空氣壓力須大于一段爐出口壓力０.0５Mpa。

⑻、串中、低變。

條件：分析二段爐出口氣中Ｏ≤０.５％，中變進(jìn)口溫度≥320時(shí)，系統(tǒng)可串中低變升溫。

⑼、串甲烷化。

當(dāng)碳化氣中ＣＯ<０.３％、ＣＯ<０.３％時(shí)，可串甲烷化，甲烷化壓力控制在０.４～０.６ＭＰａ為宜。待ＣＯ＋ＣＯ≤２5PPm時(shí)可向后工段送氣。

5.1.2正常停車

(1)、首先根據(jù)調(diào)度指令開始減量、降溫，減量順序依次分別為空氣、原料氣、水蒸汽，減負(fù)荷至35－40％，減負(fù)荷的速度：1200－1500 Nm³/h，在減量過程中注意控制好各觸媒層溫度和水碳比，防止超溫，保持水碳比大于5.0，氣體在低變爐后放空。

(2)、根據(jù)指令切甲烷化系統(tǒng)，甲烷化保溫保壓。

（3）、根據(jù)二段爐出口溫度對空氣進(jìn)行減量，以<50／ｈ的速度降溫，當(dāng)二段爐出口溫度降至700℃或二段進(jìn)口溫度降至650℃時(shí)，切工藝空氣（先排凈冷凝水，空預(yù)器改通保護(hù)蒸汽，至空預(yù)器出口放空）。停中低變，保溫保壓，氣體改在中變前放空。

（4）逐漸減少進(jìn)一段爐的原料氣和燃料氣量，以50／ｈ的速度降溫，當(dāng)一段出口溫度達(dá)550左右切工藝天然氣、燃燒天然氣，熄燒嘴。在降溫過程中要保持足夠的蒸汽量。  

（5）、當(dāng)一段爐出口溫度降至240℃左右時(shí)停工藝蒸汽。

（6）、逐漸關(guān)小引風(fēng)機(jī)碟閥，視爐膛溫度（300左右）停引風(fēng)機(jī)，開視火孔、防爆孔，引風(fēng)機(jī)碟閥全開。

（7）二段爐溫度降至300℃后停夾套水。

（8）停熱水循環(huán)泵，打開汽包放空閥，注意汽包有較高的液位。

5.1.2轉(zhuǎn)化觸媒的蒸汽鈍化停車

   如設(shè)備、管道需要進(jìn)行檢查檢修，就對有關(guān)的部分設(shè)備、管道進(jìn)行降溫卸壓，對觸媒進(jìn)行鈍化，并進(jìn)行置換合格。方箱爐、二段爐和換轉(zhuǎn)爐催化劑的鈍化，采用蒸汽氧化降溫操作。在鈍化過程中，為了防止轉(zhuǎn)化催化劑的過渡鈍化而生成無活性及難還原的鎳鋁尖晶石。因此在鈍化時(shí)應(yīng)：降低操作壓力、鈍化溫度盡量低、時(shí)間盡量短。這樣才能保證催化劑的活性不受到過大的影響。

根據(jù)調(diào)度指令開始減量降溫，減量順序依次分別為空氣、原料氣、蒸汽，將負(fù)荷減至35－40％，降溫速度：50℃／h。注意控制各觸媒層溫度和水氣比：5－7，對流段混預(yù)器出口溫度<550℃，空預(yù)器出口溫度<600℃，天預(yù)器出口溫度<400℃。根據(jù)指令切甲烷化進(jìn)出口閥，甲烷化系統(tǒng)保溫保壓。

一段爐出口溫度降低至650℃，二段爐進(jìn)口溫度≥650℃時(shí)，切斷工藝空氣（先排凈冷凝水，空預(yù)器改通保護(hù)蒸汽，至空預(yù)器出口放空）。切中低變進(jìn)出口閥，中低變系統(tǒng)保溫保壓，氣體從中變爐前放空。然后一段爐出口繼續(xù)按50℃／h的降溫速度降至約550℃左右，切工藝天然氣。切脫硫槽進(jìn)出口閥，脫硫槽保溫保壓，脫硫槽進(jìn)出口加盲板。

觸媒的鈍化降溫：先燒嘴不全滅，然后逐漸熄滅燒嘴（燒嘴熄滅完后必須切斷燃燒天然氣閥，打開爐頂燃?xì)夥趴臻y）。鈍化壓力≤0.2Mpa，維持蒸汽流量≥7t/h（換轉(zhuǎn)爐蒸汽占40％），降溫速度50－70℃/h，至一段爐出口溫度約300℃左右鈍化結(jié)束。

蒸汽、空氣降溫：保持蒸汽流量，同時(shí)通入一定量的空氣（在配空氣初期，蒸汽和空氣的比例為20：1，觸媒溫升不能超過30℃），確認(rèn)觸媒無溫升后，逐漸加大空氣量，直至完全由蒸汽切換為空氣降溫，至一段爐出口溫度約100℃左右，停空壓機(jī)。

在空氣降溫過程中至整個(gè)停車期間，應(yīng)密切注意對脫硫槽和中低變觸媒的保護(hù)，防止一切意外事故發(fā)生。

檢查所有閥門是否處于停車狀態(tài)。

5.1.3緊急停車

凡遇系統(tǒng)斷電、斷水，引風(fēng)機(jī)跳車，天壓機(jī)全跳（工藝天然氣突然中斷），燃燒天然氣突然中斷，蒸汽中斷，脫鹽水中斷，其它設(shè)備重大故障或危及安全時(shí)均應(yīng)作緊急停車處理，防止事故擴(kuò)大。緊急停車按以下程序進(jìn)行：

首先迅速關(guān)閉工藝空氣緊切控制（ＨＳ－１０１），并打開放空（ＰＲＣＡ－１０８），關(guān)閉燃燒氣切斷閥（ＨＳ－１０４）。拉開防爆孔和視火孔，并調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥使其全開，以防悶爐。

及時(shí)向調(diào)度室和車間匯報(bào)。

切斷工藝天然氣及其根部閥（關(guān)天壓機(jī)進(jìn)出口大閥）。

切中低變、甲烷化系統(tǒng)，保溫保壓，同時(shí)開中變前放空閥。

關(guān)閉工藝空氣和燃燒天然氣根部閥，關(guān)進(jìn)二段爐大閘閥，同時(shí)開放空閥（先排倒淋水，再開保護(hù)蒸汽）。關(guān)脫硫進(jìn)出口閥，并在切蒸汽前卸壓，避免切蒸汽后天然氣漏入轉(zhuǎn)化觸媒造成析炭。

減少進(jìn)一段爐、換轉(zhuǎn)爐蒸汽量，保持蒸汽恒溫或降溫（８０～１００）狀態(tài)，待一段爐、換轉(zhuǎn)爐出口溫度接近６５０時(shí)關(guān)閉進(jìn)一段爐的蒸汽截?cái)嚅y，以防悶爐，保護(hù)觸媒。

蒸汽壓力大于１.58ＭＰa應(yīng)打開放空閥。

關(guān)閉給水泵進(jìn)出大閥，液位應(yīng)盡量控制在1/2～2/3。

切斷燒嘴根部閥和打開燃燒氣放空閥。

（10）應(yīng)防止對流段盤管過熱和加強(qiáng)倒淋點(diǎn)冷凝液的排放，關(guān)閉廢鍋各排污閥，保持液位處于正常狀態(tài)。

逐一檢查系統(tǒng)是否處于停車狀態(tài)。

5.2大修（原始）開停車

5.2.1大修后的開車

A、準(zhǔn)備工作：

系統(tǒng)吹掃、試漏、試壓。

按工藝流程檢查設(shè)備、管道、閥門、電器、儀表、支架、平臺、安全裝置、設(shè)備保溫等是否符合技術(shù)要求。

系統(tǒng)各閥門是否開關(guān)靈活。

各流量計(jì)、壓力表、測溫計(jì)、取樣點(diǎn)等儀器儀表是否處于備用狀態(tài)。

應(yīng)加應(yīng)拆的盲板是否已處理完畢。

熱水泵、天壓機(jī)、空壓機(jī)、引風(fēng)機(jī)單體試車合格。

烘爐：嚴(yán)格按照烘爐曲線和程序進(jìn)行。

觸媒裝填：嚴(yán)格按裝填方案進(jìn)行。

作好報(bào)表記錄和其它開車準(zhǔn)備。

B、脫硫催化劑的升溫還原（具體步驟按升溫還原方案）

    脫硫劑觸媒為氧化鋅和MZX系觸媒，升溫直接以天然氣為介質(zhì)，對流段煙氣為熱源，利用天預(yù)器的換熱對脫硫劑進(jìn)行升溫還原。升溫所用的天然氣塔后放空冷卻回收到2^#天壓機(jī)進(jìn)口管。

    天然氣循環(huán)升溫流程:

升溫速度：以25～30／ｈ的升溫速度由常溫升至180，恒溫２小時(shí)后，繼續(xù)以25～30／ｈ的升溫速度升至250并恒溫2小時(shí)，最后以25～30／ｈ的升溫速度升至400，再恒溫后升溫還原結(jié)束，分析硫含量合格后導(dǎo)入一段爐。

C、轉(zhuǎn)化催化劑的升溫還原

升溫過程分兩步：先用空氣升溫，然后再用蒸汽升溫，現(xiàn)分述如下：

⑴、空氣升溫：  常溫－200℃        

    檢查空氣升溫副線的盲板是否已拆，脫硫槽進(jìn)出口是否盲好，轉(zhuǎn)化廢鍋汽包建立液位，夾套通入冷卻水。允許動(dòng)火后，點(diǎn)燃輔助燒嘴和頂部部分燒嘴，點(diǎn)頂部燒嘴應(yīng)均勻?qū)ΨQ，每4小時(shí)輪換一批燒嘴，直至全部燒嘴均輪換過，采取多燒嘴小火焰使?fàn)t膛溫度分布均勻。

其升溫流程為：

升溫空氣量≥3000m³/h，速度按10－15℃/h控制，壓力控制在0.1-0.2Mpa.

當(dāng)一段爐出口溫度達(dá)150℃時(shí)，恒溫2小時(shí)，縮小各床層溫差。

當(dāng)一段轉(zhuǎn)化爐出口溫度達(dá)200℃時(shí)，再恒溫2小時(shí)，直到二段爐、換轉(zhuǎn)爐出口溫度≥135℃（空氣恒溫時(shí)間不是一成不變的，要根據(jù)換轉(zhuǎn)爐出口溫度變化來增減）。

空氣升溫過程中應(yīng)注意：1、當(dāng)煙氣進(jìn)對流段進(jìn)口溫度達(dá)90℃時(shí)，開啟熱水循環(huán)泵。2、一段爐出口溫度達(dá)200℃要注意排放倒淋水。3、一段爐進(jìn)口溫度應(yīng)小于180℃，三個(gè)轉(zhuǎn)化爐的催化劑溫度不能超過204℃。4、注意中低變觸媒溫度變化，以防空氣漏入中低變系統(tǒng)。

（2）、蒸汽升溫  200－600℃   

    空氣恒溫結(jié)束后，用蒸汽對空氣進(jìn)行置換（空氣開車付線加盲板），在切換蒸汽升溫時(shí)要注意一段爐出口溫度的變化，通過調(diào)節(jié)燒嘴以保證爐溫基本不變，當(dāng)蒸汽送入穩(wěn)定后，蒸汽流量約4000-8000Kg/h，升溫速度控制在約30℃／h ，壓力控制在0.4-0.6MPa。升溫至一段爐出口500℃，恒溫5小時(shí)，再以50℃／h以上的速度升溫至650℃。蒸汽升溫過程中應(yīng)注意當(dāng)二段爐出口溫度達(dá)300℃時(shí)，緩慢加入夾套水，整個(gè)過程中注意冷凝水的排放。

    蒸汽升溫流程：

     一段爐溫度升至650℃后，關(guān)閉燒嘴調(diào)整引風(fēng)量，保證一段爐不悶爐，但又不能降溫太多。在此期間上空氣升溫副線盲板，拆除脫硫槽進(jìn)出口應(yīng)拆的盲板，恢復(fù)正常開車流程，準(zhǔn)備觸媒的還原。

（3）、觸媒還原    

a、還原條件

    一段爐出口溫度達(dá)到正常操作溫度（不小于650℃）；脫硫槽出口天然氣硫含量小于0.1PPm；蒸汽流量達(dá)到設(shè)計(jì)值的30％。

b、還原過程控制

    先還原一段爐觸媒，待二段爐配空氣后，再還原換轉(zhuǎn)爐觸媒。達(dá)到上述條件后，可逐步向一段爐導(dǎo)入原料氣（600-1000m³/h），在還原初期將一段爐水碳比控制在10左右，逐步調(diào)節(jié)進(jìn)一段爐蒸汽量，使原料氣量達(dá)到設(shè)計(jì)值的30％。由于原料氣和蒸汽量的增加，應(yīng)同步增加燒嘴數(shù)量，以確保一段爐出口溫度。隨著還原反應(yīng)的進(jìn)行，應(yīng)逐步調(diào)整工況，接近正常操作條件（水碳比逐漸降低至正常水平）。

c、還原終點(diǎn)判斷

分析一段爐和換轉(zhuǎn)爐出口氣體中殘余甲烷在正常操作指標(biāo)范圍內(nèi)；

出口氣體中硫化氫含量小于0.1PPm；

觀察轉(zhuǎn)化管外壁顏色的變化，并與轉(zhuǎn)化管內(nèi)的溫度分布相比較，還原好的催化劑所對應(yīng)的外壁由于溫度低，顏色將變暗。如果溫度較低，有可能觀察不到爐管顏色的變化。

方箱爐的還原

    待脫硫槽出口硫含量分析合格后，開始配天然氣對一段爐觸媒還原。當(dāng)一段爐出口溫度升至730－750℃時(shí)，恒溫6小時(shí)。分析出口甲烷含量約10％，一段爐還原基本結(jié)束。在一段爐還原期間，換轉(zhuǎn)爐通蒸汽維持出口溫度在450－550℃等待還原。

二段爐的還原

    當(dāng)二段爐進(jìn)口溫度大于650℃，空預(yù)器出口溫度大于450℃時(shí)，可緩慢向二段爐通入空氣。并注意在幾分鐘之后觀察床層溫度有明顯上升，表明配空氣成功。加空氣不可太快，升溫速度控制在30℃／h以內(nèi)，以防二段爐超溫?fù)p壞空氣分布器。當(dāng)二段爐出口溫度達(dá)820℃時(shí)，若分析出口甲烷小于0.5%，還原結(jié)束。

注意：在二段爐導(dǎo)入空氣之前，確認(rèn)空氣不能串入蒸汽系統(tǒng)。

換轉(zhuǎn)爐的還原

    換轉(zhuǎn)爐還原的熱源主要靠二段爐出口氣體提供，當(dāng)二段爐配空氣后，出口溫度會很快升高，這時(shí)換轉(zhuǎn)爐出口溫度也會隨之上升，當(dāng)其溫度達(dá)600℃時(shí)，可向換轉(zhuǎn)爐導(dǎo)入原料氣進(jìn)行還原。水碳比控制在7-10，當(dāng)出口溫度達(dá)740℃時(shí)，恒溫6小時(shí)，分析甲烷含量約14％，還原基本結(jié)束。

    注：一、二段爐催化劑升溫還原的具體步驟應(yīng)按催化劑供貨廠提供的使用說明書進(jìn)行。

D、中變催化劑的升溫還原

    借用轉(zhuǎn)化升溫用空氣、蒸汽作介質(zhì)，用中變電爐作熱源，對中變進(jìn)行升溫。轉(zhuǎn)換為蒸汽升溫后，可不與轉(zhuǎn)化同步，單獨(dú)配氫還原，

（1）、空氣升溫          

    升溫速度以中變進(jìn)口溫度為準(zhǔn)，按25℃/h升溫至150℃，在低變前放空（嚴(yán)禁還原性氣體漏入）。當(dāng)觸媒層最高點(diǎn)溫度達(dá)150℃時(shí)，恒溫3小時(shí)以脫除催化劑中的物理水，同時(shí)盡量縮小床層溫差，使床層最低點(diǎn)溫度達(dá)120℃。此時(shí)應(yīng)保證床層進(jìn)出口溫差不要過大，最好低于50℃，以防脫水過猛，影響催化劑的強(qiáng)度。

    注：由于空氣升溫與轉(zhuǎn)化同步進(jìn)行，升溫速度和時(shí)間不作嚴(yán)格要求，有條件的情況下120℃可恒溫2小時(shí)。

（2）、蒸汽置換升溫    150－200℃   

    當(dāng)出口溫度高于露點(diǎn)溫度20－30℃，逐步用蒸汽置換空氣，直至完全用蒸汽代替空氣升溫，升溫速率25℃/h。

（3）、觸媒的還原

a、還原初期    200－250℃

    分析空氣中氧含量小于0.2%，當(dāng)溫度達(dá)230℃時(shí)（200－250℃左右）投入還原氣進(jìn)行還原（應(yīng)保證床層下層最低點(diǎn)溫度大于150℃）。配入還原氣由少量開始，并視溫升和氣體成分情況逐步增大，開始以控制CO在0.5-1.0%為好；要有足夠的空速（400－800h^-1）以加快熱傳遞，還原壓力控制在0.7-0.8MPa。

    注意：催化劑還原的好壞關(guān)系到最終使用效果。CB－3型催化劑中添加了氧化銅，所以應(yīng)在200－250℃左右配入還原氣。如在較高溫度下配入還原氣，氧化銅很快被還原成銅而放出大量的熱，再加上氧化鐵還原為四氧化三鐵放熱，以及床層溫度在270℃以上時(shí)CO變換反應(yīng)產(chǎn)生放熱，這三種反應(yīng)熱會同時(shí)疊加，使床層超溫，所以配入還原氣應(yīng)在230℃左右，恒溫2小時(shí)，將氧化銅還原為銅。當(dāng)床層溫度保持穩(wěn)定后才逐步提溫還原，提溫還原時(shí)應(yīng)保證床層尾部溫度應(yīng)高于200℃。

b、還原主期    250－370℃

    此階段提溫和加氫交替進(jìn)行，還原時(shí)床層熱點(diǎn)溫度控制在380℃，在280－360℃區(qū)間的升溫速度要慢，控制在10℃/h，屬于還原反應(yīng)的主期。  

    當(dāng)床層進(jìn)口溫度達(dá)360℃時(shí),恒溫1小時(shí)，分析硫含量，觀察硫是否達(dá)1ppm的指標(biāo)，可視其情況是否提溫增加放硫量。因?yàn)镃B－3型催化劑含有小于0.02%的硫，隨著催化劑的還原，催化劑中硫酸根會被氫和一氧化碳還原成硫化物，而硫化物再與水蒸汽轉(zhuǎn)換成硫化氫在340℃時(shí)就有放出，放硫的速度與溫度，氫分壓及操作壓力、空速等有關(guān)。

    若硫出口含量沒有達(dá)到指定要求（小于1ppm），在短時(shí)間內(nèi)再提溫達(dá)420℃左右，當(dāng)硫含量達(dá)到指標(biāo)時(shí)可視放硫結(jié)束。

    放硫結(jié)束后降低進(jìn)口溫度至正常操作溫度進(jìn)行輕負(fù)荷運(yùn)行，具體溫度以保證中變爐出口CO合格為準(zhǔn)。

升溫還原注意事項(xiàng)

  1、還原時(shí)系統(tǒng)中氧含量要低（氧含量小于0.2%）。

  2、配氣前應(yīng)先盡量縮小催化劑床層溫差，開始配入的還原氣量要小。

  3、放硫時(shí)，硫含量必須達(dá)到1ppm才算放硫結(jié)束。

 注：在開車時(shí)也可單獨(dú)對中變催化劑進(jìn)行升溫還原。　

【上一篇：甲醇羧基合成醋酸催化劑綜述 】

【下一篇：甲醇制氫催化劑的使用和保護(hù) 】