精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx

上传人:b****5 文档编号:29231155 上传时间:2023-07-21 格式:DOCX 页数:67 大小:173.88KB
下载 相关 举报
精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx_第1页
第1页 / 共67页
精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx_第2页
第2页 / 共67页
精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx_第3页
第3页 / 共67页
精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx_第4页
第4页 / 共67页
精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx_第5页
第5页 / 共67页
点击查看更多>>
下载资源
资源描述

精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx

《精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx(67页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。

精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件.docx

精脱硫系统催化剂与转化催化剂的升温与还原复件

精脱硫转化系统开车方案及操作规程

第一节

精脱硫转化系统生产原理及流程

一、原理

1、精脱硫原理

通过铁钼触媒及镍钼触媒将焦炉气中的硫醇(RSR,噻吩

(GH4S)、二硫化碳(CS)、硫氧化碳(COS等有机硫加氢转化成无机硫HS、不饱和烃加氢转化为饱和烃;再利用铁锰脱硫剂及氧化锌脱硫剂,除去HS,使焦炉气硫含量wO.lppm。

(1)加氢反应

RSH+H2=RH+H2S+Q;

RSR'+H=RH+RH+HS+Q

C4H4S+4H2=C4H10+H2S+Q;CS2+4H2=CH4+2H2S+Q

 

COS+2H=CO+2HS+Q;

C2H4+H2=C2H6+Q

生产中铁钼触媒在进行上述反应的同时还存在以下副反应:

 

CO+3H2=CH4+H2O+Q

(甲烷化反应)

2H+O=2HO+Q

(燃烧反应)

C2H4=C+CH4+Q

(析碳反应)

2CO=C+C2+OQ

(析碳反应)

生产中加氢反应及副反应均为放热反应,在操作中应控制好触媒层温度。

铁钼触媒主要的副反应是甲烷化反应,因此操作中要注意原料气中CO含量的变化。

(2)脱硫反应

①铁锰脱硫剂对H2S的吸收反应:

FeS+H2S=FeS2+H2

MnO+2HS=MnS+2HO

MnS+2S=MnS+H

②氧化锌脱硫剂对硫的吸收反应:

ZnO+bS=ZnS+bO

2、转化原理

在焦炉气中加入水蒸汽,在一定压力及温度下,通过催化剂作用,生成合成甲醇有用的H2、CO及CQ。

转化反应:

CH4+H2O=C0+3出Q

CO+H20=CQ+H2+Q

CH4=C+2H—Q

二、流程

1、精脱硫转化系统流程叙述

来自焦炉气压缩机(C201)的焦炉气含HbS<20mg/Nm有机硫250mg/Nm其压力为2.5MPa温度100〜110C。

焦炉气通过两台并联的脱油剂槽(D106a、b)脱除掉焦炉气中的油水之后进入冷热交换器

(E104),被来自铁锰脱硫槽D103aD103b的一级脱硫气第一次加热;然后进入原料气第一预热器(E101)被来自转化气废热锅炉(E105)的转化气第二次加热;再经原料气第二预热器(E102)被来自气气换热器(E103)的转化气第三次加热;最后进入加热炉B101被第四次

加热。

四次加热后焦炉气温度升至320C,进入两台并联的铁钼预加

氢槽(D101aD101b再进入一台铁钼加氢槽(D102。

在铁钼触媒的作用下,焦炉气中绝大部分有机硫加氢转化成无机硫HS,不饱和

烃加氢转化为饱和烃。

由铁钼加氢槽出来的焦炉气进入两台可并可串的铁锰脱硫槽(D103aD103b),焦炉气中的大部分无机硫H2S被脱除(此焦炉气称为一级脱硫气)。

一级脱硫气经冷热交换器(E104)与原料气换热,温度降至360C之后进入镍钼加氢槽(D104,在镍钼催化剂的作用下,焦炉气中剩余的少量有机硫进一步加氢转化成无机硫,之后进入两台可串可并的氧化锌脱硫槽(D105,最终将焦炉

气中的总硫脱除至小于0.1PPm(此焦炉气称为二级脱硫气,或净化气)。

净化气送往转化工序。

来自脱硫系统装置的净化气,总S

气-气换热器E103、原料气第二预热器E102、转化废锅E105原料气第一预热器E101、第一锅炉给水预热器E106第一分离器F102及精馏主塔再沸器E405预塔再沸器E404脱盐水预热器E107及转化气水冷器E108,再进入

第四分离器F105,分离冷凝液后,转化气去循环压缩机供合成甲醇用。

2、精脱硫转化方块流程

D103a

D105b

E104管程►D104►

第二节精脱硫系统催化剂的硫化与还原方案

一、原理及目的

1加氢催化剂的硫化原理及目的

加氢催化剂是指铁钼加氢催化剂与镍钼加氢催化剂。

加氢催化剂在使用前必须对其进行硫化,也即使其在较高温度下与HS反应,催化剂则由氧化态变为硫化态,获得较高的活性。

硫化剂为H2S。

HS来源于CS+H的反应或者高硫焦炉煤气。

FeO+HS=FeS+HO+Q

Mo(2+2H2S=MoS+2HO+Q

FqQ+2H2S+H=2FeS+3HO+Q

NiO+fS=NiS+HO+Q

转化为FeS、MoS的硫化态催化剂对有机硫加氢具有催化作用。

2、脱硫剂升温还原的原理及目的

脱硫剂是指铁锰脱硫催化剂与氧化锌脱硫催化剂。

脱硫剂的升温还原指的是铁锰脱硫剂的升温还原,即将氧化态的

铁锰与H2、CO反应,成为还原态的铁锰。

还原态的铁锰催化剂具有吸附HS活性。

还原剂为焦炉气中的H2、CO

铁锰催化剂还原反应:

MnO+H=MnO+2O+Q

Mn(2+CO=MnO+GOQ

3Fe2Q+H~2Fe・3O+HO+Q

氧化锌脱硫剂本身具有吸附H2S的活性,只需要升温,不需要进行还原操作。

3、转化催化剂升温还原的原理及目的转化催化剂的主要成分为镍。

厂家提供的催化剂为氧化态形式,使用前必须使其与H、CO反应,将其还原成具有活性的还原态形式,同时脱除催化剂中少量的毒物(硫化物)。

还原剂为S

还原反应如下:

NiO+H2=Ni+H2O-QNiO+CO=Ni+CO2+Q

3NiO+CH4=3Ni+CO+2H2O-Q

转化催化剂还原需在650C以上进行。

还原压力为0.5〜2.0MPa,空速40〜60h-1,还原时间达规定温度后不小于8h。

还原初期要求水碳比5〜7,随还原过程的进行和结束水碳比逐渐调至正常。

二、脱硫转化系统升温

(一)升温

1、升温流程

脱硫转化系统升温用N2作为载体。

脱硫装置与转化系统串联进行升温。

流程如下:

空分来的低压N2经焦炉气压缩机C201压缩后,通过正路也即煤气管线依次进入油过滤器D106ab冷热交换器E104壳程、原料气第一预热器E101壳程、第二预热器E102壳程及开工加热炉B101a盘管进行加热

B101a出来后的热N2,沿N2升温线进入并联的单槽铁钼预加氢槽,然后依次串联进入铁钼加氢槽D102并联的铁锰脱硫槽D103ab镍钼加氢槽D104及并联的氧化锌脱硫槽D105ab

从D105ab出来的N沿主流程管线进入转化系统。

Nt首先进入E103壳程,再进入开工加热炉B101b中间盘管进行再加热,再加热Nt沿主流程依次进入一段转化炉H101管程、二段转化炉B102一段转化炉H101壳程、气气换热器E103管程、原料气第二预热器E102管程、废热锅炉E105管程、原料气第一预热器E101管程、第一锅炉给水预热器E106管程、第一分离器F102、脱盐水换热器E107管程、转化气水冷器E108管程、第四分离器F105,最后进入新鲜气入口缓冲罐F203o将F203来的N2与空分来的中压N2引入联合压缩机C202启动C202将压缩后的N2一部分与C201出口N2混合补充进入D106ab一部分沿Q管线直接进入B101b上层、与下层盘管加热后进入B102与主流程M混合,进入下一轮升温循环。

升温方块流程图:

*E101壳程

放空放空放空

2.升温

开工加热炉点火开车依开车方案进行(见开工加热炉B101ab操作

规程)。

(1)B101a升温速率控制

从C201来的N2温度约90〜100C,在B101a内被加热升温,升温速率控制在20〜50C/h。

通过B101a第一组盘管后温度计TI-126及第二组盘管后温度计TI-166观察温度;用HIC102a调节进B101a的燃料气量来控制升温速率。

N2流量依空分送来的气量,通过精脱硫煤气调节阀FRCA102空制稳定。

(2)B102升温速率控制

经过加热升温脱硫催化剂后,温度降低的N2进入B101b中间盘管继续加热,同时联压机C202送出的N2沿Q管线进入B101b上层盘管与下层盘管加热,观察进入B102前后温度TI-116、TI-117及TI-112、TI-115,通过HIC102b调节进B101b燃料气量,控制其升温速率为20〜50C/h。

(3)压力控制

升温阶段系统压力可控制在0.3〜0.5MPa。

3、升温、恒温阶段,脱除催化剂的吸附水

(1)空分N2量约2500〜3000Nm(h,通过煤气流量调节阀FRCA102控制稳定其流量;通过HIC101b调节燃气量,控制B101a盘管出口气温度TI-166(TI-176)〉首先加热催化剂床层温度50C,调节床层升

温速率为20〜50C/h,通过升温管线对串联的脱硫转化系统进行升

(2)当首先加热的D101ab床层温度升到120C时,打开D102升温线阀门,同时关小D101ab升温线阀,关闭D101ab出口阀,用其放空阀控制压力为0.3〜0.5MPa120C恒温2〜3小时。

D102催化剂则成为首先加热对象。

(3)当D102床层温度达120C时,打开并联的D103ab升温线阀,同时关小D102升温线阀,关闭D102出口阀,用其放空阀控制压力为0.3〜0.5MPa,120C恒温2〜3小时。

并联的D103ab催化剂则成为首先加热对象。

⑷当D103ab温度达120C时,打开D104升温线阀,同时关小并联的D103ab升温线阀。

关闭D103ab出口阀,用其放空阀控制压力为0.3〜0.5MPa,120C恒温2〜3小时。

D104催化剂则成为首先加热对象。

(5)当D104床层温度达120C时,打开关联的D105ab升温线阀,同时关小D104升温线阀,并关闭D104出口阀,用其放空阀控制压力为0.3〜0.5MPa,120C恒温2〜3小时。

并联的D105ab成为首先加热对象。

(6)当D105ab床层温度达120C时,关小D105ab升温线阀,关闭D105ab出口阀,用其放空阀控制压力为0.3〜0.5MPa,120C恒温2〜3小时。

同时,打开B101a后煤气正路阀,加热N2沿主流程CG-0112线进到D101ab前,通过大旁路CG-0136隔离脱硫装置后,进入E103壳程,对转化系统继续进行升温。

(7)当D105ab恒温2〜3小时后,(D105前面的催化剂120C恒温均已大于2〜3小时),再将D101ab到D105ab及转化系统串联,继续以30〜50C/h速率升温。

脱硫装置大旁路阀可用于调节转化系统温度。

(8)当D105ab升温到220C时,按

(2)〜(7)方式操作,220C各槽依次切除恒温4〜5小时。

转化系统则继续升温。

(9)转化系统温度达220〜250C时,恒温4〜5小时。

4、220C恒温4〜5h后,精脱硫装置各槽及转化系统运行状态。

(1)加氢催化剂

将铁钼预加氢槽D101ab铁钼加氢槽D102及镍钼加氢槽D104用2保温保压,准备配含硫焦炉气进行升温硫化。

(2)铁锰脱硫剂

将铁锰脱硫槽D103abN保温保压,准备配用过热蒸汽直接进入D103ab继续升温,同时准备配入适量焦炉气作氢源进行铁锰催化剂的还原。

(亦可待加氢催化剂硫化结束后再升温还原)

(3)氧化锌脱硫槽D105ab切除,用N2保温保压。

(4)转化催化剂

转化系统准备配入蒸汽升温。

即切除N2将中压蒸汽通过FFRCA102调节气量,通过E103旁路管线CG-0133*CG-0134,进入B101b中间盘管内加热,用于转化催化剂的升温。

三、加氢催化剂的硫化

(一)硫化条件及合格标准

1、系统N2置换合格

2、硫化剂为高硫焦炉气或焦炉气+CS。

本工艺采用焦炉气+CS。

气体中含S量:

0.5〜1.5%(vol),O2<0.2%(vol%)

3、空速为200〜500h-1(空速:

气体标准m气/m3催化剂•h)。

4、压力:

控制系统压力w0.5MPa

5、硫化合格标准:

加氢槽进出口气体中硫含量相等时,则加氢催化剂硫化结束。

(二)硫化

加氢催化剂硫化时,特别是采用CS,反应剧烈,要一槽一槽地进行。

1、铁钼预加氢、铁钼加氢及铁钼加氢催化剂串联硫化。

(1)将C201加压后的N2流程改走N2管道,即加压后的N2直接进入B101a盘管内加热后,沿升温线并联进入脱S各槽保温保压。

注:

铁钼预加氢槽D101只硫化一槽,另一槽隔离,待开车过程中加入少许含硫煤气逐渐硫化。

(2)启动备用煤气压缩机C201加压含硫焦炉气。

焦炉气沿主流程与N2混合进入B101a盘管内加热,加热温度未达220C前煤气在B101a后放空。

煤气温度达220C后沿主煤气流程线CG-0112进入D101a或b、D102,从D102出来的N2+煤气沿旁路进入D104,对三个槽的加氢催化剂串联硫化,同时关闭D102D104并联的N2阀。

硫化初始,控制焦炉气+N中H2S较低含量,随着硫化反应的进行,

逐渐减小N2量,加大焦炉气量,控制混合气量》3000Nrm/h

因焦炉煤气含硫高,所以不可以进入D103ab与D105abD103ab用过热蒸汽继续升温,D105ab则切除用N2保温保压。

(3)向串联的铁钼预加氢槽D101a或b、铁钼加氢槽D102及镍钼加氢槽D104内导入含硫焦炉气,通过D104后的放空阀放空,在低压下进行硫化反应,压力控制在0.3MPa。

(4)导入焦炉气后,调节B101a燃气量控制铁钼预加氢槽D101a或b床层温度为200〜220C,恒温1h以上,待催化剂床层温度均匀后,用N2将CS加压通过硫化线加入D101a或b。

控制升温速率30〜50C/h,升温到250C,恒温12〜24h或更长时间进行等温硫化。

硫化初期,配入CS后,分析入口气中H2S<10g/Nm1,即用未经湿法脱硫的焦炉气。

硫化主期,需逐步增加CS量,分析入口气H2S<10〜20mg/Nm。

注:

CS2加入量通过流量计及分析数据控制初始加入量30L/h,缓慢增加。

(5)250C恒温12〜24h后,逐步关放空阀,将压力以0.2〜

0.5MPa/h的速率提高到1.0〜1.2MPa,继续硫化。

压力达到需求后,稳定1小时,以20C/h升温速率,控制催化剂床层温度V350〜380C,恒温恒压12〜24h。

注意:

升压时不允许同时升温;同样,升温时不允许同时升压。

(6)B101a出口焦炉气温度根据催化剂床层温度调节。

使用CS2

硫化时反应剧烈,放热量大,要控制D101a或b进口焦炉气温度为

280〜300C(如果使用高硫焦炉煤气硫化,则控制D101a或b进口焦炉气温度为300〜320C)。

严格控制床层热点温度v450C,若有超温趋势,立即降低入口气温度,必要时打开冷激线CG-0200进D101ab的阀门冷激降温(D106ab出口煤气-各加氢槽),均设有冷激线。

(7)当D101ab进出口硫含量基本相等时,则铁钼预加氢催化剂硫化基本结束。

然后通过调节B101a出口焦炉气温度逐渐提高床层温度至380〜400C,但最高不得超过450C,恒温2h。

分析D101ab进出口气体硫含量不变停止加入CS,则铁钼预加氢催化剂硫化结束。

(8)铁钼预加氢催化剂硫化时,串联的铁钼加氢及镍钼加氢催化剂

同时在硫化。

D101a或b硫化结束,切除D101a或b保温保压,按照同样的程序对铁钼及镍钼加氢催化剂D102、D104进行串联硫化。

D102D104串联硫化时,将焦炉气温度及床层温度降到250C,加热

焦炉气沿升温线进入D102内,再开始向D102内配入CS,以防温升太快。

2、放硫放硫即将硫化过程中吸附在催化剂床层中的硫充分释放出来。

D104硫化结束后,将D101a或b、D102D104串联起来,控制床层温度为380C左右,将系统压力逐渐降至0.1〜0.2MPa,将焦炉气切换为湿法脱硫后的合格低硫(S<20mg/m)焦炉气吹扫硫化后的催化剂。

吹扫催化剂要有足够时间释放床层中的HS,分析进出口HS含量不

变,则放硫结束。

放硫结束后,将系统压力逐步提咼到0.5MPa,关闭进出口阀及

放空阀,保温保压

注:

四个加氢槽的催化剂串联硫化时,硫化过程是按前后顺序一槽一槽地进行。

硫化反应首先在第一槽进行,当第一槽中催化剂吸附硫较多时,开始有H2S穿透,第二槽催化剂开始有较强的硫化反应。

串联硫化的温度最高点在首先硫化的第一槽即铁钼预加氢槽,控制好

其床层温度非常重要。

串联硫化时,热量及焦炉气利用充分。

第二槽开始硫化时,要先配入含S浓度较低的焦炉气,将入口气温度控制在250〜280C左右才可进行。

四、加氢催化剂硫化曲线及分析项目

1、加氢催化剂升温硫化及放硫曲线

温度范围

升温升压速率

时间

(h)

介质

流量

压力MPa

说明

常温-120C

20C/h

5-6

N

3000-4000

0.3-0.5

驱赶水

120C

恒温

2-3

NN

0.3-0.5

220°C

30-50C/h

4-5

NN

220C

恒温

1

未脱硫焦炉气

小气量

<0.5MPa

开始硫化

250C

30C/h

12-24h

未脱硫焦炉气

等温硫化

250C

0.5MPa/h

焦炉气

+CS

1.0-1.2MPa

硫化初期

250C

恒温恒压

1

焦炉气

+CS

1.0-1.2MPa

硫化主期

350-380C

20C/h

12-24h

焦炉气

+CS

1.0-1.2MPa

硫化主期

380-400C

20C/h

2

硫化末期

380-400C

0.5MPa/h

0.1-0.2MPa

放硫

380-400C

充分硫化

合格的湿法脱硫气

0.1-0.2MPa

放硫

380-400C

0.5MPa/h

合格的湿法脱硫气

0.5MPa

保温保压

注:

1、升温还原曲线按厂家提供的方案执行。

2、D101ab铁钼预加氢催化剂硫化时间约为70〜80小时。

3、精脱硫系统加氢催化剂全部硫化结束约130〜150小时

2、加氢催化剂硫化过程分析一览表

加氢催化剂硫化结束后,铁锰脱硫剂开始进行升温还原。

升温可以用N作介质,也可以用过热蒸汽作介质。

本装置用N2作升温介质。

(一)升温还原过程控制

1.升温流程(以N2作为升温介质)

Nt—C201RN2路线—B101a盘管内升温—升温管线进入D103ab

—放空

2.配焦炉气还原铁锰脱硫催化剂

1)还原流程

焦炉气—C20"焦炉气主线—CG-0107^CG-0108(B101a旁路,即焦炉气不经加热)tD101ab前—CG-0140管线(还原线路)并联进入D103al—放空

2)还原过程控制

(1)D103ab催化剂床层温度用N2维持220C,D103ab出口放空,

控制系统尽可能低压力,一般控制为0.1〜0.2MPS。

(2)系统配H2。

通过FRCA10阀调节焦炉气量,打开还原线路DN25旁路阀,控制焦炉气量FI-104,焦炉气与N混合并联进入D103ab严格控制起始浓度CO+HK0.5%。

即N2量控制3000Nmh,焦炉气量FI-104为30N^h。

配氢时,控制焦炉气压力大于N压力0.1-0.2MPa。

(3)配H后每小时分析一次进出口COH2浓度,以观察还原进行程度。

控制床层温升10C/h,床层温度控制在250〜350C,若还原激烈,温升过快,可通过MS-0109管线阀门加入过热蒸汽调节降温或者调节B101a出口N2温度,以控制温升。

(4)根据床层温度及进出口H浓度变化情况,逐步提高H2浓度,通过提H2浓度,控制床层温度》350C,但最高不超过400C。

注:

提高氢量时不允许同时提高温度,提高温度时不允许同时提高氢量。

(5)当床层热点下移,温度在350C,H2浓度在20注右,进出口H2浓度消耗无明显变化时,恒温10〜16h,然后逐渐减小蒸汽量至全停蒸汽,同时减小N2量控制混合气量中H2浓度为20%,提高H2浓度1h后无明显温升,无反应水析出,无H2耗,则还原结束。

注:

铁锰催化剂升温还原,也可全部采用过热蒸汽作载体配焦炉气进行。

过热蒸汽温度TI-1302控制在300〜340C为宜(此温度由电厂来的蒸汽决定)。

不允许带水,升温速率控制为20〜30C/h。

(二)升温还原安全注意事项

1、升温速率严格按供货商提供的升温速率控制,一般控制为20〜40C/h。

2、当床层温度达250〜350C时,要密切注意,有可能出现温度飞升现象,此时要立即减少配氢量,放慢升温速率,同时加大蒸汽量,增大放空量,及时移走反应热。

3、严格要求焦炉气中QW0.5%,否则催化剂床层会出现超温而损坏。

(三)铁锰催化剂还原曲线及分析项目

1、升温速度控制表(升温曲线,以热点为准)

温度C

速率C/h

时间

压力

介质

说明

常-120

20

5

0.8

出水、升温

120

8

0.8

出水、升温

120-270

10

8

1.0

蒸气

升温

270

10

1.0

蒸气+焦炉气

开始还原

270-400

15

13

1.0

蒸气+焦炉气

还原

400

15

1.0

焦炉气

彻底还原

累计

60

注:

升温还原曲线以厂家提供的方案为准。

2、铁锰还原过程分析项目

序号

位号

取样地点

分析项目

分析频次

CO

CO

CH

Q

S

1

S-101

D106ab前

每半小时分析一次CO

Q、H2,其余依要求分析。

2

S-105

D103a后

3

S-106

D103b后

六、氧化锌脱硫剂

氧化锌脱硫剂不需要还原操作。

在加氢催化剂硫化及铁锰脱硫剂还原期间,将其切除用N2保温保压。

待加氢催化剂硫化及铁锰脱硫剂还原结束后,氧化锌槽串入升温流程,用N2升温,以50C/h速率升

温,温度升到320〜350C,恒温4小时。

七、精脱硫全流程

1、氧化锌320〜350C恒温四小时,

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 医药卫生 > 基础医学

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1