EB系列高压耐硫变换催化剂的工业应用.docx

EB系列高压耐硫变换催化剂的工业应用

概述
太化股份公司合成氨分厂前身为太原化肥厂，是“一五”期间国家“156”项重点建设项目之一。公司现有合成氨生产能力18万吨/年，厂区占地面积217公顷，现有职工5800余人，固定资产30841万元，是山西省化工骨干企业之一。1998年为解决常压设备变换能力小、蒸汽消耗高、压缩能力不能充分发挥的瓶颈，分公司决定对常压转化进行改造，扩大产能，降低能耗，提高经剂效益。经多方论证最终采用“中、低、低”变换工艺。低变催化剂采用湖北省化学研究院的EB-6球形耐硫变换催化剂，2002年9月投产至今。
晋城天泽煤化工集团前身为晋城二化，该集团多年来一直雄居于全国氮肥行业综合效益第一的位置。该集团目前的六套变换全部采用全低变工艺，对全低变工艺有深刻的认识。集团处在晋城市中心位置的分厂由于环保的要求需搬迁。搬迁工程的24·40工程变换工段仍然采用全低变工艺。出于节能降耗的目的，变换压力提高到3.3Mpa。变换催化剂全部采用湖北省化学研究院的EB系列耐硫变换催化剂，已于2008年8月投产，运行达到了设计要求。
本文就EB系列催化剂的特点及其在两种不同工艺下应用情况作一详细介绍。
EB-6催化剂的特点
2.1为什么要研究新型EB系列催化剂？
目前国内外广泛使用的B301Q、B302Q、B303Q、、C25-2-02、SSK等耐硫变换催化剂均采用γ-Al2O3作载体，其理由是它具有较高的比表面积，较低的堆密度及适宜的孔分布等物理性能，用它作载体的催化剂具有优良的宽温活性区，特别是低温活性好。因此不仅能在中低低和中串低流程中作低变使用，而且能在全低变工艺中代替Fe-Cr高变催化剂作中变催化剂使用。从而获得显著的经济效益。因此这类催化剂被广泛的应用于不同规模的合成氨及甲醇生产企业[1~5]。但我们在实践中发现了这种催化剂的一种失活现象[6]，我们通过XRD方法对这一失活过程进行研究发现，在一般条件下，γ-Al2O3向α-Al2O3转型，一般需要>1000℃的温度，也有人报道750℃开始转型。在实际工况条件下，由于压力（≥3.0MPa）的变化，促进载体在500℃时转型应该引起足够的重视。当有一定的H2S存在时和在一定的蒸汽分压下，γ-Al2O3在更低的温度下发生了型变。由于γ-Al2O3变成了α-Al2O3，致使催化剂的表面酸碱性、比表面、孔结构以及“Co-Mo-S”相结构均遭到严重破坏，故造成催化剂永久性失活。由此研究一种载体结构稳定，活性温区宽的新的耐硫变换催化剂具有十份重要的意义。
2.2EB系列催化剂的特点
为了实现上述目标，我们开展了EB系列催化剂的研究。
EB系列耐硫变换催化剂是原化工部（90-2-02）和湖北省下达的重点攻关项目，也是国家“七•五”重点攻关项目，于1992年11月通过化工部的鉴定。1995年通过国家科委组织的验收。EB系列催化剂是以Al2O3加MgO为载体，以氧化钼和氧化钴为主要活性组分，加入特种促进剂与稳定剂制成。
碱土金属可以提高催化剂的高温变换活性，同时也可抑制甲烷化等副反应。MgO的弱碱性和吸水性对煤气变换反应具有促进作用。为此，Co—Mo—Mg系变换催化剂的研究和工业应用受到了人们的重视[6]。
EB催化剂由于制备方法的特殊性，因此在亚微观结构上具有晶粒小、组分分布均匀等特点，这种方法制备的催化剂具有制备方法简单、催化剂强度和活性较好等优点。
工业应用分析
3.1工艺流程
太化的变换流程见图1，该工艺的特色是采用合成变换热网络流程，提高了进饱和塔的热水温度，使变换达到了“准零气耗”。
饱和塔出口半水煤气添加蒸汽后经主热交与中变出口变换气换热至～300℃进变换炉进行变换反应，中变出口的～470℃变换气经过主热交及第一调温器降至190℃进一低变，一低变出口～260℃的变换气经第二调温器降至190℃进二低变反应至220进一水加，然后上热水塔回收潜热。热水塔出口的热水经过热水泵加压后分成两路，一路相继经第一水加热器、第二调温器和第一调温器后去饱和塔；另一路则送往合成的循环水加热器，然后与来自第一调温器的热水混合，一起进入饱和塔。热水在循环水加热器内回收的热量可在饱和塔内由半水煤气气提可多得超过200Kg/tNH3蒸汽［1］。
图1合成变换热网络流程示意图
1.饱和热水塔；2.热交换器；3.变换炉；4.合成塔；5.塔前预热器；6.循环水加热器；
7.废热锅炉；8.第一调温器；9.第二调温器；10.第一水加热器；11.热水泵。
天泽煤化工的变换流程见图2，压缩来的半水煤气经过冷却、油分后～40℃®丝网除油器®净化炉®主热交，添加蒸汽®中间换热器，至～200℃®变换一段至～380℃，CO～14%，喷水增湿，至200℃®变换二段至～280℃,CO～4%®中间换热器®喷水增湿至200℃®变换