C307催化剂在炉气制甲醇装置中的应用

（山西焦化股份有限公司，山西 洪洞041606）

［中图分类号］ TQ 223.12⁺1［文献标识码］B［文章编号］1004-9932（2013）01-0021-02

1  简  介

我公司200 kt/a甲醇装置工程概算总投资58 049万元，2006年8月开始建设，2008年6月30日投料试车成功。该装置以经脱氨、洗苯后的焦炉煤气配水煤气为主要原料，采用改良ADA法脱硫、催化部分氧化法转化、低压合成、三塔精馏等生产工艺，主要工艺过程采用DCS控制。装置工艺流程如图1，合成工序流程如图2，合成催化剂使用南化研究院生产的C307催化剂。

2  C307催化剂性能

C307催化剂由南化研究院生产，其制备方法获得了“高活性母体的制备”和“载体制备”2项发明专利，广泛用于我国以煤、焦炉气、天然气等为原料的中低压甲醇装置。

C307催化剂主要由铜、锌、铝的氧化物组成。外观为具有金属光泽、端面为球面的黑色圆柱体，外形尺寸φ5 mm×(4～5) mm，堆密度1.3～1.4 kg/L，比表面积90～110 m²/g。

催化剂执行HG/T 4107—2009《甲醇合成催化剂》行业标准。在规定的检测条件下，C307催化剂的性能指标如下：初活性（甲醇时空产率）≥1.3 g/(mL·h)，耐热后活性（甲醇时空产率）≥1.0 g/(mL·h)，径向抗压碎力≥205 N/cm，还原后体积收缩率＜5%（一般2%～3%）。工业使用条件：温度190～300 ℃（最佳205～265 ℃），压力3.0～15.0 MPa，空速4 000～20 000 h^-1。

3  甲醇合成反应器及催化剂装填

甲醇合成反应器采用成都通用公司专利设备“螺旋管－直管复合串联水冷式甲醇合成塔”。该塔分为上、下2段，上段为直管管壳外冷式，反应气体由上向下流经管内进行反应，反应热由管间沸腾水带出塔外副产蒸汽；下段为盘管管壳水冷式，反应气体由上向下流经管间床层进行反应，沸腾水由循环热水泵加压自下向上流经管内副产蒸汽。合成压力为6.1 MPa，反应器体积57 m³。其中上塔体积32 m³，换热面积4 115 m²；下塔体积25 m³，换热面积596 m²。

2008年4月20日开始装填催化剂，共装C307型催化剂88.2 t（60 m³)。上塔管板上装300 mm高催化剂(48 t)；下塔管板上装150 mm高催化剂（40.2 t）。

4  催化剂的升温还原

催化剂装填完成后由于循环压缩机出现故障，直至6月恢复正常后才开始升温还原。

6月23日，系统气密试验合格，开始用99.9%的氮气置换合成两系统。24日10:00，两塔出口取样分析氧含量＜0.2%，置换结束。按照升温还原方案，用合成开工喷嘴加入蒸汽，合成反应器升温。26日3:00，升温结束，升温阶段共出物理水2 577 kg（因配氢阀门有泄漏，因此含有一部分化学水）。升温结束后，将转化气切入合成系统，对催化剂进行还原。配入转化气组分：CO 9.2%，CO₂ 13.6%，CH₄ 0.1%，H₂ 75.3%，N₂ 1.7%。6月30日14:00，塔出口温度升至221 ℃，此时合成塔进、出口H₂浓度基本持平，催化剂还原结束，还原阶段共出化学水13 320 kg。升温还原进度情况见表1。

本炉催化剂实际还原时间比理论还原时间有所延长，原因是：① 配氢时转化气中硫超标，等合格后才配入合成系统；② 28日23：00空分出现故障，循环压缩机跳车，转化因故障停车，29日下午2：00重新加入转化气还原。

催化剂还原结束后，单独用转化气开始低负荷生产，合成塔出口温度控制在225 ℃，下塔热点231 ℃，入口压力维持4.7 MPa，精甲醇产量570 t/d，CO单程转化率约50%