李军朝
（陕西兴化集团有限责任公司，陕西 兴平713100）
［摘 要］陕西兴化集团有限责任公司300 kt/a甲醇装置2011年11月建成投产，甲醇合成塔采用华东理工大学的“管壳外冷-绝热复合式反应器”，甲醇合成塔前两炉使用的是庄信万丰51-7R型预还原甲醇合成催化剂和国产XNC-98型甲醇合成催化剂，本炉（第3炉）使用的是庄信万丰51-7S型甲醇合成催化剂，截至2022年10月底已累计运行约37个月。总结本炉51-7S型甲醇合成催化剂的装填、升温还原以及3 a来的运行情况，以及应用过程中出现的问题及解决措施。实践表明，51-7S型甲醇合成催化剂的活性、选择性及抗毒性较好，尤其是低温反应阶段表现出的较高活性，总的来说其运行是稳定可靠的，在同类型产品中具有较强的竞争优势。
［关键词］甲醇装置；管壳外冷-绝热复合式反应器；51-7S型甲醇合成催化剂；装填；升温还原；运行情况；问题解决
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）03-0046-04
0 引 言
陕西兴化集团有限责任公司（简称陕西兴化）300 kt/a甲醇装置2011年11月建成投产，气化系统采用德士古水煤浆加压气化工艺制取粗煤气，粗煤气经变换、净化后得到合格的氢碳气，氢碳气在一定压力（约5.15 MPa）、温度（200～265 ℃）、铜基催化剂作用下在甲醇合成塔内反应生成粗甲醇，粗甲醇经三塔精馏工艺精制和分离后得到合格的精甲醇产品送往成品罐区，而后用于下游生产装置或直接外售。
陕西兴化300 kt/a甲醇装置甲醇合成塔采用华东理工大学的“管壳外冷-绝热复合式反应器”，目前使用庄信万丰的51-7S型铜基甲醇合成催化剂。甲醇装置自2011年11月建成投产以来，甲醇合成塔前两炉使用的是庄信万丰51-7R型预还原甲醇合成催化剂和国产XNC-98型甲醇合成催化剂，本炉（第3炉）使用的是庄信万丰51-7S型甲醇合成催化剂。51-7S型甲醇合成催化剂为氧化态催化剂，2019年10月装填完成升温还原后投入生产，截至2022年10月底累计运行约37个月，共生产甲醇1 015 489 t，总的来说系统运行稳定可靠，催化剂活性、选择性及抗毒性较好，尤其是低温反应阶段表现出的较高活性。以下对51-7S型甲醇合成催化剂在陕西兴化甲醇装置的应用情况作一小结，以供同行参考。
1 甲醇合成塔设备参数及甲醇合成催化剂简况
陕西兴化300 kt/a甲醇装置管壳外冷-绝热复合式甲醇合成反应器（R2001）外壳材质为20MnMoNi55，外形尺寸为DN4000×15 468 mm×75 mm，反应器内列管规格为Φ44 mm×2 mm、长度为8 000 mm、数量为4 746根，反应器换热面积5 035 m2，反应器内绝热层高度为480 mm、催化剂装填量为53.7 m3。
陕西兴化本炉甲醇合成催化剂型号为KATALCOJM 51-7S，其成分（质量分数）为CuO 64%、ZnO 24%、Al2O3 10%、MgO 2%；催化剂外观是两端为球面的黑色圆柱体，外形尺寸为Φ5.4 mm×3.6 mm，堆密度约1 400 kg/m3；平均轴向抗压强度＞170 kgf、平均径向抗压强度＞20 kgf；升温还原出水量占催化剂总质量的14%～15%。
2 甲醇合成催化剂装填及升温还原情况
2.1 旧催化剂的钝化及卸出
陕西兴化300 kt/a甲醇装置于2019年9月19日17:00计划停车检修，9月21日03:00整个甲醇合成系统置换分析合格［（H2+CO+CH4）含量≤0.5%］后采用仪表空气（压力约0.45 MPa）进行旧催化剂钝化，9月21日09:00甲醇合成塔开始升温，9月21日15:00催化剂床层温度升至150 ℃后开始通入仪表空气钝化，耗时36 h，甲醇合成塔进/出口气氧含量基本相同（约为21.00%）时旧催化剂钝化完成，此时甲醇合成塔出口气温度为166 ℃。整个旧催化剂钝化过程累计用时42 h，具体钝化过程及各阶段用时见表1。钝化完成后，经8 h甲醇合成塔温度降至常温（40 ℃），之后将旧催化剂和耐火瓷球全部卸出，整个卸出过程用时20 h；旧催化剂卸出过程中，检查发现甲醇合成塔内列管约有50根存在堵塞，采用负压抽吸机对堵塞列管逐根进行了清理。
2.2 甲醇合成催化剂的装填
本次甲醇合成催化剂装填由专业装填队伍负责施工，装填前制定了详细的装填施工方案，双方进行了作业安全交底和技术交底，装填过程严格按照施工方案进行——安排专人对每一阶段的催化剂和耐火瓷球装填量进行精准记录，避免多装或少装，确保每一步装填过程都符合要求；装填完成后，对装填过程中产生的粉尘进行吹扫，确保整个作业面清洁干净，整个装填过程用时102 h。本次共装填甲醇合成催化剂74 t（列管装填72 t、绝热层装填2 t，绝热层装填高度为200 mm），装填Φ25 mm耐火瓷球21.30 m3、Φ10 mm耐火瓷球7.09 m3。
2.3 甲醇合成催化剂的升温还原
更多内容详见《中氮肥》2023年第3期