杨列省，王 辉，刘进文
［联泓（山东）化学有限公司，山东 滕州277527］
［摘 要］联泓（山东）化学有限公司2×450 kt/a甲醇装置采用华东理工低压甲醇合成工艺，2套甲醇合成系统均已使用3炉大连瑞克RK-05型甲醇合成催化剂。结合联泓化学甲醇装置的实际运行情况，就华东理工低压甲醇合成工艺（采用轴向甲醇合成塔）与庄信万丰戴维甲醇合成工艺（采用径向甲醇合成塔）及RK-05型甲醇合成催化剂与庄信万丰甲醇合成催化剂展开对比分析，从催化剂床层温度分布、使用寿命、全寿命期净化气单耗、副产物生成量、结蜡等方面来看，庄信万丰甲醇合成催化剂具有一定优势，大连瑞克甲醇合成催化剂在使用初期/中期催化剂床层温度分布、净化气单耗等与之无明显差距，价格上国产催化剂相对较低，甲醇生产企业可从系统大修周期、甲醇合成系统工艺特点、性价比等方面进行综合评判，选择适合自有甲醇装置的甲醇合成催化剂。
［关键词］低压甲醇合成系统；华东理工轴向甲醇合成塔；RK-05型甲醇合成催化剂；戴维径向甲醇合成塔；庄信万丰甲醇合成催化剂；对比分析；甲醇合成催化剂选型
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）03-0045-04
0 引 言
联泓（山东）化学有限公司[简称联泓化学，原新能凤凰（滕州）能源有限公司]2×450 kt/a甲醇装置（原设计甲醇产能为2×360 kt/a，后经扩产改造，目前实际总产能达1 000 kt/a）采用6.5 MPa多喷嘴对置式水煤浆加压气化、绝热耐硫部分变换、大连理工低温甲醇洗净化、华东理工低压甲醇合成、天津大学四塔精馏工艺，一期甲醇装置（对应甲醇合成Ⅰ系统）于2009年12月下旬顺利产出合格精甲醇，二期甲醇装置（对应甲醇合成Ⅱ系统）于2011年11月上旬顺利产出合格精甲醇。联泓化学甲醇合成系统入塔气操作压力≤5.3 MPa，甲醇合成塔床层反应温度为220～260 ℃，甲醇合成塔采用华东理工大学开发的“管壳外冷-绝热复合式固定床催化反应器”。截至2024年9月，甲醇合成Ⅰ系统共采用2炉C307型甲醇合成催化剂（中石化南京化工研究院有限公司研制）、3炉RK-05型甲醇合成催化剂，甲醇合成Ⅱ系统共采用1炉C307型甲醇合成催化剂、3炉RK-05型甲醇合成催化剂。甲醇合成催化剂在很大程度上决定着甲醇合成系统的运行效能，分析与探讨甲醇合成催化剂的使用情况，对甲醇合成工艺选择及甲醇合成催化剂选型均很重要。以下对联泓化学甲醇合成催化剂的使用情况进行介绍，并将其与庄信万丰戴维甲醇合成工艺及庄信万丰甲醇合成催化剂的应用情况进行对比分析，以期为业内提供一点参考。
1 甲醇合成系统概况
1.1 联泓化学甲醇合成工艺技术特点
联泓化学2套甲醇合成系统均采用华东理工大学开发的“管壳外冷-绝热复合式固定床催化反应器”，具有如下工艺技术特点。
1）操作控制方便、运行稳定、安全环保。净化气进口设有联锁切断阀，出现甲醇合成塔超温、合成汽包液位低、甲醇分离器液位高等现象时可联锁切断进料，停循环气压缩机（循环气压缩机为一段压缩，没有新鲜气压缩段，即不用设置常规的“合成气压缩机”），同时打开净化气放空阀泄压，确保安全生产。
2）采用管壳外冷-绝热复合式合成塔，锅炉水自然循环，2套甲醇合成系统满负荷生产时副产25 MPa中压饱和蒸汽合计约135 t/h，通过合成汽包出口蒸汽调节阀开度控制汽包压力以实现甲醇合成塔催化剂床层温度的调节，操作简单，并通过投用APC（先进过程控制系统）实现自动化操作。
3）能量利用合理，副产2.5 MP中压蒸汽经变换蒸汽过热器及甲醇合成系统蒸汽加热炉过热后作为动力蒸汽，为2套甲醇合成系统循环气压缩机组汽轮机、氨压机（氨冰机）组汽轮机提供动力蒸汽；通过优化改造合成汽包排污缓冲罐，将汽包排污闪蒸出的低压蒸汽送至0.3 MPa蒸汽管网，减少现场低压蒸汽直排。
4）通过调研与考察，联泓化学对系统进行优化改造，增设膨胀气洗涤塔（膨胀气来自粗甲醇膨胀槽），膨胀气经洗涤后送至燃料气管网，回收膨胀气中的甲醇，膨胀气洗涤塔回收的约0.5 t/h甲醇水溶液（浓度25%）则送至粗甲醇储槽，然后与粗甲醇一起送入甲醇精馏系统进行提纯。
1.2 联泓化学甲醇合成催化剂简况
目前，联泓化学2套甲醇合成系统均使用大连瑞克科技股份有限公司（简称大连瑞克）生产的RK-05型铜基甲醇合成催化剂（甲醇合成Ⅰ系统本炉催化剂于2023年4月大修期间更换，甲醇合成Ⅱ系统本炉催化剂于2021年7月大修期间更换），运行状态较好。RK-05型甲醇合成催化剂具有低温活性好、转化率高、稳定性好、选择性高、使用寿命长等特点，适用于以煤、焦炭、焦炉气、天然气等为原料的低压甲醇合成系统及低压联醇系统，也可用于中压甲醇合成系统或联醇系统，设计使用寿命为3 a。RK-05型甲醇合成催化剂主要成分（质量分数）为CuO 53%～58%、ZnO 23%～27%、Al2O3 5%～9%，还有少量石墨及水；外观为黑色圆柱体，外形尺寸Φ5 mm×（4.5～5.5）mm，堆密度（1.2±0.5）kg/L，比表面积100～110 m2/g，还原后体积收缩率≤6.0%。
实际生产中，联泓化学在甲醇合成催化剂使用初期（前3个月）及每年度均进行性能考核，主要考察甲醇合成系统净化气单耗和CO转化率。RK-05型甲醇合成催化剂使用期间甲醇合成Ⅱ系统运行数据及催化剂性能数据见表1[工艺气流量均为标态；随系统负荷变化等，生产数据会有波动，所列数据仅供参考（尤其是2021年8月24日醇净值，为实时取样分析数据，偏差较大）]。可以看出，RK-05型甲醇合成催化剂使用初期，净化气单耗和CO转化率、总碳转化率均能满足甲醇合成系统运行与催化剂技术协议要求；但在催化剂使用后期，尤其是第3年末，净化气单耗逐渐上涨、CO转化率逐渐下降，这是催化剂活性不断衰减造成的。
更多内容详见《中氮肥》2025年第3期