贵州天福化工有限责任公司年产20万吨甲醇合成装置采用丹麦托普索公司低压甲醇合成工艺, 托普索公司根据自身甲醇合成催化剂性能进行工艺设计, 甲醇合成塔体积小, 催化剂装填量少 (设计装填量16.3m3) , 与国内同产能装置相比较, 催化剂装填量少10~15m3, 因而在选择甲醇催化剂国产化时, 对国产产品性能提出了很高要求。
1 工艺简介
本装置甲醇合成塔采用等温列管式反应器, 列管ø40×7000, 共1831根, 甲醇产量750吨/天, 产品中甲醇含量≥91.5%wt, 反应余热副产1.3MPa饱和蒸汽, 采用膜分离技术回收驰放气中的氢气。
甲醇合成新鲜气控制:总硫≤0.1ppm vol、H/C在1.95~2.05、CO2在3.0%~3.5%, 配比后的甲醇合成气经压缩机压缩至8.2MPa送入甲醇合成装置, 为进一步降低新鲜气中硫、氯对甲醇催化剂的影响, 在新鲜气进甲醇合成塔前, 再经精脱硫 (HTZ-51型脱硫剂) 处理, 保证进入甲醇合成塔的总硫≤10ppb vol, 甲醇合成新鲜气经精脱硫后与循环气混合进入甲醇合成塔反应, 为保证甲醇合成回路中惰气组分稳定, 高压分离器分离的循环气部分驰放, 驰放气经氢回收装置回收H2, 回收的H2通过压缩机送回装置再利用。
2 催化剂选择
托普索工艺甲醇合成塔设计很小, 催化剂装填量少 (装填量16.3m3) , 为保证装置产能, 催化剂国产化选择时须满足以下要求:第一, 反应活性好。总碳转化率≥97%, 产量≥750吨/天, 有效气消耗≤2250Nm3/吨。第二, 强度及稳定性好, 使用寿命2年。第三, 选择性好, 副产物低, 粗甲醇中乙醇含量≤2000ppm wt。
综合调研国内催化剂市场, 根据类似装置实际应用情况, 结合我公司实际, 选择南化研究院C-307型甲醇催化剂作为我公司第一炉国产甲醇催化剂, 并于2013年9月更换。
3 催化剂更换前后运行情况
(1) 托普索MK-121型甲醇催化剂托普索MK-121型甲醇催化剂于2010年11月25日投入使用, 甲醇浓度达到94.5%wt, 乙醇含量500ppm wt左右, 运行至2013年4月, 合成塔出口温度开始上升, 2013年9月出口温度升至296℃, 于2013年9月24日停车更换。
该炉催化剂运行期间因压缩机、工艺气源头等外部原因导致甲醇合成装置长时间低负荷运行和频繁开停车, 累计运行时间14000小时, 生产粗甲醇18.5万吨。MK-121型甲醇催化剂部分运行数据如表1所示。
(2) 国产C-307型甲醇催化剂C-307型甲醇催化剂于2013年9月24日更换并投入使用, 粗甲醇浓度达到93.8%wt, 粗甲醇中乙醇含量800ppm wt左右, 最高日产量达到760吨/天。C-307型甲醇催化剂部分运行数据如表2所示。
(3) 两种型号甲醇催化剂运行比较由以上两种型号甲醇催化剂实际运行数据可知, MK-121和C-307型甲醇催化剂均能在托普索工艺流程中应用, 催化剂运行初期其系统压力、反应器进出口温度、系统循环量、床层压差均在设计指标内, 有效气单耗、日产量均满足设计要求, 国产C-307型甲醇催化剂低温活性与托普索催化剂基本一致。
4 结语
通过对比分析, 在托普索低压甲醇合成工艺中, 国产甲醇催化剂替代国外甲醇催化剂是可行的, 国产甲醇催化剂在使用初期完全能达到各项设计指标要求, 甲醇合成装置整体运行工况良好。而且国产甲醇催化相比于国外甲醇催化剂, 其采购成本、技术服务、采购周期都有明显优势。
摘要：本文介绍了国产C-307型甲醇催化剂在丹麦托普索低压甲醇合成工艺上的实际应用, 对比了托普索MK-121型甲醇催化剂和国产C-307型甲醇催化剂的升温还原情况和实际生产性能, 总结了国产甲醇催化剂在国外甲醇合成工艺上代替国外产品的应用效果。
关键词：甲醇催化剂,国产,应用