催化剂装填.docx

1、催化剂装填山东恒源石油化工股份有限公司15000NM3/h制氢装置催化剂装填量及装填方案一、催化剂装填： LYT701/LYT-702 加氢催化剂： 催化剂装填前的准备：工作场地干燥、清洁、无杂物；检查反应器内构件是否完好，内部热电偶管和衬里有无破损；认真清扫，抹净反应器内壁、出口筛板与过滤网上的赃物；准备号筛子、加料漏斗、帆布袋和软梯等。在反应器内壁标记号瓷球和催化剂的装填高度。将所需瓷球洗净晾干。在催化剂床层的下部，由向往上分别装入10和3毫米的普通瓷球，在催化剂床层的上部由下往上分别装入3、5毫米的活性瓷球，即与催化剂床层接触的都是3毫米的小瓷球。瓷球高度不小于100毫米，装瓷球的目的是

2、防止运转过程中催化剂床层位移和下陷。 催化剂装填：催化剂是一种强吸水剂，为了避免吸潮，应选在晴天装催化剂，并连续工作装完为止。装催化剂时用料斗和帆布袋将催化剂送入反应器，催化剂出袋后的自由自由落体高度小于1米，催化剂装填人员应使布袋口沿反应器圆周方向移动，使床层均匀上升。每升高半米至一米，耙平一次，然后再装。使其使床层径向温差增大。装填催化剂时应有专人负责指挥，并认真做好现场装填记录。精心搬运，认真记录编号及计量。催化剂装填完毕后，要及时将反应器封好，以备装置试密。三、LYT-701/LYT-702加氢催化剂硫化 催化剂装填完毕后，将硫化流程以外的系统加盲板彻底隔离。硫化流程采用闭路循环流程或

3、加氢反应气出口放火炬流程。反应系统气密合格，建立氢气-氮气循环后，进行催化剂硫化。硫化条件：氢压，MPa 常压-5.0 MPa循环介质，% N2-H2 混合气氢气含量，%（v/v） 30-50空速，h-1 200-500第一个恒温硫化阶段床层温度和时间 260恒温6小时第二个恒温硫化阶段床层温度和时间 300恒温8小时硫化剂 二硫化碳或二甲基二硫理论需硫量，m%（对催化剂） 约8.0实际需二硫化碳、二甲基二硫量，m%（对催化剂） 15/18硫化步骤:(1)以1520/h将反应器入口温度升温至175恒温，启动二硫化碳泵或二甲基二硫开始注入二硫化碳或二甲基二硫，开始注入量控制反应器入口硫含量在0.

4、5-1.5%（v/v）。（2）在反应系统压力下，循环氢全量循环。（3）各系统平稳后，以1015/h升温至230，开始预硫化。（4）每半小时分析一次循环氢中硫化氢的含量，每四小时分析一次循环氢的组成，记录高分中水的生成量。（5）当温波穿过反应床层后，230恒温结束，以5/h升温至300，并恒温8小时。每小时取一次循环氢气样，测定H2S含量。(6)预硫化过程中水生成，硫化开始后对水进行计量，定时排水做好记录，每次排水前，取样分析生成水中硫化氢的含量。（7）在硫化过程中原则上按预先计算好的二硫化碳或二甲基二硫量注入及升温要求，如出现下列现象，按下列方法调整操作：a. 注入CS2或二甲基二硫后，反应器

5、中催化剂因吸附硫化物，将出现一个温波，在此温波通过反应器前，不要升温。b. 升温阶段，任何反应器床层温升超过20时停止升温，必要时适当减少CS2或二甲基二 硫注入量，直至停止注入。c. 循环氢中H2S含量未被测出或浓度小于0.3（v/v）%之前，反应器内床层温度不能超过230。d. 反应器内床层温度低于230时循环氢中H2S含量控制在0.10.5（v/v）%，大于230时，循环氢中H2S含量控制在0.51.0（v/v）%，300恒温阶段结束前，循环氢H2S含量控制在大于1.0（v/v）%，并由此控制CS2或二甲基二硫注入量。e. 温度在200后上硫较多，升温速度一定要缓慢。（8）温度达到300

6、后，恒温8小时，期间保持循环氢中H2S含量控制在1.02.0（v/v）%，确认高分液面不再上升，无水生成则硫化结束。（9）硫化结束后，用氮气置换，直至加氢反应器及硫化流程中的硫含量降至30ppm以下，将反应器入口温度调至开工设计温度，等待进料。 正常操作 待反应器床层温度平稳后，换进原料气。 在加氢过程中，影响产品质量的因素除原料气的性质和催化剂活性外，还有反应温度、压力、空速和氢油比等操作参数。固定操作压力、空速、氢油比后，可根据情况调整反应速度，如需提高反应温度，每次提温的幅度不要太大，约5。 停工时催化剂处理 停工时，以每小时2030速度，将催化剂床层温度降至200，停进料氢气继续吹扫2

7、小时，然后加热炉熄火自然降温。反应器卸压后用氮气置换，在氮气存在条件下，封存催化剂，并保持氮压0.5MPa。 淄博鲁源工业催化剂有限公司技术部 2010年4月16日恒源石化制氢装置应用Z417/Z418烃类转化催化剂开工要点Z417/Z418烃类转化制氢催化剂开工使用说明Z417/Z417催化剂是中石化齐鲁分公司研究院开发成功的高活性烃类蒸汽转化制氢催化剂，适用于以干气不大于180的轻石脑油及其他液态烃、气态烃为原料制取氢气、氨合成及甲醇合成气的造气过程。上段Z417与下段Z418按一定比例组合装填于转化炉管内。Z417/Z418催化剂具有较高的比表面和优良的活性、抗积碳性和机械强度，并有较低

8、的钾流失速率，而且能够耐较高的空速，操作弹性大，对炉型适应性较强，可用于顶烧和侧烧两种转化炉型。一、催化剂的物理性质和化学性质（1）催化剂的物理性质催化剂的物理性质见表1表一催化剂的物理性质 牌号项目Z417Z418形状四孔圆柱状四孔圆柱状尺寸（外径*孔径*高）（mm）16*4*716*4*16颜色（氧化态）(还原态)浅灰色/黑色灰绿色/黑色堆密度（kg/l）0.95-1.100.90-1.05侧向抗压碎力（N/颗）200400*催化剂的尺寸可根据用户需要进行调整。尺寸不同，其堆密度及床层阻力也有所不同（2）化学性质两种催化剂均以金属镍为活性组份。Z417以高铝水泥做粘结剂，以钾碱为抗积碳助剂

9、。Z418以预烧铝酸钙为载体，浸渍法加入活性组份，主要化学成分见表表2、催化剂的主要化学组成 牌号 含量%组份Z417Z418NiO16.010.0K2O5.0新催化剂中镍以氧化镍形式存在，使用时先进行还原下段Z418对上段Z417催化剂缓慢驰放出来的钾有一定的补集能力。Z417中的硅与其他组份呈结合状态，难以挥发流失，不会因钾、硅迁移对过程和设备产生危害。二、开工使用要点Z417/Z418催化剂必须按填装方案的具体要求完成装填。装填质量达到规定的要求由于Z417/Z418催化剂是以氧化态供货的，因此开工过程必须对其进行还原，使之达到正常应用条件。整个制氢装置的开工过程就是一个对各种催化剂进行

10、活化处理的过程。只有各种催化剂都进行了正确合理的活化处理，才能保证装置的顺利开产成功。1、装置升温，进行催化剂干燥脱水和还原首先对系统进行气密试验合格后，再进行氮气置换合格对于以氧化态供货的催化剂，一般采用氧化气氛升温的方法。所谓氧化气氛升温，就是从常温升至转化床层入口约200的阶段，用氮气循环升温（其中进行催化剂干燥脱水，建议160恒温8-12小时，升温速度小于50/小时），当催化剂床层各点温度均在水蒸气露点温度（约200）以上时，可引入水蒸气以30-40/小时的速度继续升温。使床层温度分布均匀，整个升温过程都应防止系统中漏入烃类。升至还原温度时（入口480-520，出口80020），切入还

11、原介质，控制水氢比小于7.0。开始进行催化剂还原。2、催化剂还原镍催化剂还原是轻微的吸热反应：NiO+H2H2O+Ni 吸热反应过程无体积变化，提高温度和氢分压有利于还原。还原介质可用氢气、氨合成气、重整氢、富氢天然气等，也可用转化炉投氨自产氨裂解气，不管使用哪种还原介质，建立循环必须使干气氢浓度大于60%，湿气水氢比小于7.0温度是还原过程的关键因素。从氧化镍还原的平衡及反应速度考虑，提高温度都是有利的，在整个还原期间的催化剂床从入口要尽可能提高，维持在490-510（如果上段入口处装预还原态催化剂，入口温度可以低些），出口温度80010，以利于催化剂成分还原。还原过程中要确保各炉管均达到还

12、原温度；还原过程中最好点齐全部烧嘴，以保证温度均匀，因超温不能点齐时，也应在还原过程中交换点燃。还原压力可根据还原系统的阻力而定，一般为0.6-1.0MPa。工业装置一般在还原气中配入水蒸气，在湿氢条件下还原。还原过程中氢空速必须控制在300h-1以上，水氢比为3.0-7.0，使保证催化剂处于还原气氛中，水氢比越低越有利于还原，还原期间，严防原料烃进入转化，以防造成积碳表3 恒源石化制氢转化炉升温、还原升温控制程序转化入口转化出口升温速度/h预计所用时间h累计时间h氮气升温10-15010-20020-308-108-10恒温脱水150-160200-28008-1216-22氮气升温160-

13、300200-50030-40824-30配蒸汽升温300-450500-70040-504-628-36提氢浓度450-520700-8005-101038-46恒温还原480-520780-82001250-58还原控制条件如下转化催化剂具体还原条件为：转化炉入口温度 480-520转化炉出口温度 80020循环气氢气浓度 60%水氢比 7.0氢空速 300h-1还原时间 8-12h3、投料、提量Z417/Z418催化剂一般可用于转化干点不大于180的轻石脑油、LPG及炼厂气等轻质烃类原料。液态原料中芳烃含量小于12% v/v 。对所有的烃类原料，氯含量小于0.5ppm，铅含量不大于20p

14、pb，砷含量不大于5.0ppb；经过加氢净化进转化炉的原料中，硫含量小于0.5ppm，氯含量小于0.5ppm还原结束，保持一定的返氢量或循环量，并将蒸汽量调到满负荷生产的50%左右，逐步引入烃类原料，其量逐步提到满负荷的30-40%，压力随之逐渐提高。提压速度约为0.2-0.5MPa。当系统压力达到装置正常操作压力后，调整运行参数，使装置稳定运行，然后根据生产要求，分数次提高蒸汽量和烃类进料量，每次提负荷5-10%，水碳比由7.0左右分数次将至规定值。进料的同时，烧嘴的燃烧量作相应调整，维持出口温度在750以上，提量过程中，原料应稳步提高，严防脉冲进料及负荷分布不均，每次提量应先提蒸汽量，稳定

15、后再提原料量，并尽快标定水碳比。至此，转化系统开车成功，调整装置后续部分操作，至装置生产出合格产品，整套装置开车成功。制氢转化催化剂使用说明书反应原理及使用条件（一）转化反应原理一般认为，烃类水蒸气转化的主要反应有：CnHm+nH2OnCO+(m/2+n)H2 (1)吸热CO+H2OCO2+H2 (2)放热 CO+3H2CH4+H2O (3)放热此外，还存在高级烃类裂解成低分子烃类的反应等，最终产品气组成由反应2和3平衡决定。烃类转化反应是体积增大的强吸热反应，压力低、温度高及水碳比高均有利于化学平衡向产品气生成方向移动，但由于高压能够显著降低动力消耗，因此仍为工业上采用。在制氨合成气和制氢为

16、目的的一段炉中使用，经济合理的水碳比在此3.2-6.0之间为宜，视具体工艺条件而定。温度高有利于反应进行，但受到管材的限制。反应温度过低会引起残余甲烷升高，而且还可能因上段转化不完全引起高级烃向下穿透，导致下段催化剂积碳。一般在出口温度760-815下操作，催化剂床层入口温度尽可能提高到480-500左右为宜。如用轻油作原料则需要配入一定量的氢，转化要求控制氢/油为0.25以上，较高的氢油比可降低轻油的分压，使温度保持在露点以上。有利于脱硫系统的稳定操作，这对高干点的轻油尤为重要。另外还有助于缓和转化管顶部催化剂的积碳，防止顶部催化剂的钝化。但配入氢过多要考虑动力消耗高及对钢管材的氢腐蚀等不利

17、因素。（二）工业使用条件1、原料规格Z417/Z418催化剂一般可用于转化干点不大于180的直馏轻油或者液态烃及气态烃。原料中的芳烃含量小于12%（v/v），烯烃含量小于1%，氯含量小于0.5ppm，铅含量不大于20ppb，砷含量不大于5.0ppb，近一段转化炉前硫含量小于0.5ppm，最好低于0.2ppm2制氨合成气的操作要求Z417/Z418催化剂适用于顶烧炉型和侧烧炉型，上段装Z417，下段装Z418，上下段装填比为1：1-3：2（床层高度比）；在水碳比=3.5-4.0，入口温度480-500，出口温度在780-800，出口压力3.0MPa条件下，最高允许空速2000h-1，此条件下出口

18、干气中残余甲烷量不大于10%，投料量降低时，出口温度可降低，但最低不低于760。如果原料较轻，空速较低，水碳比可以相应降低。3制氢气的操作条件制氢一般要求出口干气残余甲烷小于3.5%，使用这组催化剂可采用如下条件：上段装Z417，下段装Z418，装填比例为1：1，水碳比为3.5-6.0，催化剂入口温度480-500，出口温度800左右，入口压力为3.0MPa，此条件下最高空速为1000h-1三、催化剂使用方法（1）贮存与运输催化剂采用硬质纸桶包装，内衬塑料带封严，贮存与运输应防止受潮、震荡及化学污染。（二）装填要求不允许将催化剂从炉管顶部直接向下倾倒，以免催化剂粉碎，防止催化剂“架桥”。各管装

19、填高度应达到相同高度、同质量以保证有相同的压差。上下段催化剂不得装反或混合填装，装前筛去粉末和碎块，炉管内应吹扫干净，装填过程中，将称量后的催化剂用细布袋吊入炉管下部，任何情况下自由下落高度都不得超过1m，每袋装5-10公斤，用卷尺测量高度，并且震动炉管，以保证床层密实均匀，装填完毕用压缩风逐管吹扫，测取单管阻力降。单管之间阻力降的偏差不得大于5%，防止进料负荷不均匀，否则应卸出重装，装填过程中应避免任何杂物掉进炉管。（三）开车过程1、升温升温前一定要用氮气对系统气密试验及置换合格，升温方法在此推荐两种。第一种 氧化气氛升温，从常温升至床层入口约为200的阶段，以氮气循环，当床层各点温度均在水

20、蒸气露点温度以上时，可引入水蒸气以30-40/h的速度继续升温。使床层温度分布均匀，整个升温过程都应防止系统中漏入烃类。升至还原温度时，切入还原介质，控制水氢比小于7.0第二种 还原气氛升温，从常温升至床层入口约200摄氏度阶段，用氮气循环升温，保证床层各点温度均在水蒸气露点温度以上。切换水蒸气并立即配入一定量的还原性气体，控制水氢比在7.5以下，以30-40/h升温至还原温度，当使用预还原的催化剂时，应采取此方法升温。氮气升温时，氮气中氧含量不得大于0.5%，系统压力0.4-1.0MPa，气空速500h-1以上，并定时分析循环气中的烃浓度，以防烃类进入，若发现烃类进入，应将循环气置换掉。水蒸

21、气加入量一般为满负荷运行时的30-40%，以保证在各转化炉管中能均匀分配。升温速度一般不要超过50/h，较慢的升温速度对催化剂和转化炉体耐火材料都是必须的，力求床层内温度差最小。2、还原镍催化剂还原是轻微的吸热反应：NiO+H2H2O+Ni 吸热反应过程无体积变化，提高温度和氢分压有利于还原。还原介质可用氢气、氨合成气、重整氢、富氢天然气等，也可用转化炉投氨自产氨裂解气，不管使用哪种还原介质，建立循环必须使干气氢浓度大于60%，水氢比小于7.5温度是还原过程的关键因素。从氧化镍还原的平衡及反应速度考虑，提高温度都是有利的，在整个还原期间的催化剂床从入口要尽可能提高，维持在490-500（如果上

22、段入口处装预还原态催化剂，入口温度可以低些），出口温度80010，以利于催化剂成分还原。还原过程中要确保各炉管均达到还原温度；还原过程中最好点齐全部烧嘴，以保证温度均匀，因超温不能点齐时，也应在还原过程中交换点燃。还原压力可根据还原系统的阻力而定，一般为0.6-1.0MPa。工业装置一般在还原气中配入水蒸气，在湿氢条件下还原。还原过程中氢空速必须控制在300h-1以上，水氢比为3.0-7.0，使保证催化剂处于还原气氛中，水氢比越低越有利于还原，还原期间，严防原料烃进入转化，以防造成积碳原始开车时的还原时间，是从催化剂床层入口温度大于490，出口达800时计，约为8-12小时，短时间被钝化的催化

23、剂还原可减少至3-6h，若停车在还原气氛中进行，重新开始只需在还原气氛中升温至投料条件即可。还原过程中伴随着催化剂轻微放硫，一般循环气中硫小于0.2ppm时，可认为放硫结束，Z417、Z418中硫含量很少，一般不会因放硫而延长还原时间。还原过程中，介质可以一次通过，也可以返氢循环，后者较为经济，使用氨裂解还原，应将部分裂解气返回一段炉顶部进行还原，保证床层入口处水氢比达到要求，以防止入口温度低，氨裂解不完全而影响上部催化剂还原。3、投料、提量还原结束，保持一定的返氢量或循环量，并将蒸汽量调到满负荷生产的50%左右，逐步引入烃类原料，其量逐步提到满负荷的30-40%，压力随之逐渐提高。提压速度约

24、为0.2-0.5MPa。当系统压力达到装置正常操作压力后，调整运行参数，使装置稳定运行，然后根据生产要求，分数次提高蒸汽量和烃类进料量，每次提负荷5-10%，水碳比由7.0左右分数次将至规定值。进料的同时，烧嘴的燃烧量作相应调整，维持出口温度在750以上，提量过程中，原料应稳步提高，严防脉冲进料及负荷分布不均，每次提量应先提蒸汽量，稳定后再提原料量，并尽快标定水碳比。（四）正常运转为了延长催化剂的使用寿命，应保持温度、压力、水碳比等各操作参数的平稳，减少开停车次数和催化剂的反复氧化还原次数。运行中，尽量点齐全部烧嘴，保持供热均匀、稳定、不得漏点或偏烧，经常观察炉管颜色，定时测定管壁温度，对热带

25、、热斑或热管及早发现和处理，转化炉出口各点温度的差值在20以内不允许瞬间大幅度降压或正压，注意一段炉压差变化，工况改变或操作异常时，注意测定出口尾气中的芳烃含量，必要时应再次标定水碳比。为确保安全运行，严防在中断蒸汽条件下进料，否则造成无可挽回的热力学结碳，水碳比低于2.8时要报警低于2.5时自动切断原料。（五）降量、停车正常停车时，分数次降量降压，相应增加水碳比。先降原料后将蒸汽，随之减少烧嘴，维持出口温度750以上，当负荷降至30-40%时，水碳比为7.0时，切断原料，以50/h速度降温最好再切断原料的同时，配入还原性气体，在水氢比小于7.0或水氨比小于12的条件下降温，以保持催化剂的还原

26、态，重新开车时无需特定还原操作。若在水蒸气条件下降温，重新开车时必须按照原始开车条件还原当床层最低点温度降至接近蒸汽露点温度（约200）时，切除蒸汽及还原性气体，引入氮气吹扫半小时后循环降温，冷到50以下时可封炉或卸催化剂。紧急停车时，要尽量减少急剧降温对转化炉和催化剂的热冲击，烧嘴及时灭火，防止顶部催化剂在超温情况下被钝化。（六）异常操作及事故处理1、还原不充分或催化剂钝化催化剂还原不充分或钝化，表现为出口甲烷偏高，芳烃穿透。由于转化不能完全进行，反应吸热减少，管壁温度升高，甚至由此引起较多重烃进入下段，引起下段催化剂积碳。导致催化剂还原不充分的原因有：还原时温度、水氢比以及还原时间等条件控

27、制不当，烧嘴不均匀等。蒸汽烧碳，蒸汽气氛下停车或简短原料均会引起催化剂钝化。当已确定还原不充分或者钝化时，应及时按前述还原条件重新还原，钝化时间长 、温度高 、反应钝化还原次数多，不仅对催化剂的活性影响较大，而且会导致催化剂强度下降。重新还原温度一切都应高于钝化温度。2、中毒与再生硫中毒：主要由原料脱硫不合格引起的，中毒后催化剂活性下降，出口甲烷偏高，芳烃穿透，严重时炉管上部出现花斑，并逐渐向下扩展，硫中毒时可逆的，中毒较轻时，可在低负荷、高水碳比下运行以自行消除，若硫中毒严重，可以在还原条件下放硫，以恢复活性，若处理无效应考虑更换催化剂。砷中毒：砷中毒是永久性的，表现与硫中毒相似。一旦砷中毒

28、，必须更换催化剂并清洗炉管。氯中毒：氯中毒也是可逆的，表现与硫中毒相似。但再生要比硫中毒困难。严重氯中毒时，更换催化剂往往比长时间再生更经济。铝中毒：铝中毒是永久性的，但多数情况下原料中含铝较少，足以被钴钼加氢催化剂除去。钒与钠进入反应炉将会对炉管产生严重腐蚀，也会影响催化剂的正常使用。3、积碳与燃烧积碳是烃类转化过程常见且危害最大的事故。表现为床层压差增大，炉管出现花斑、红管，出口尾气甲烷及芳烃增高等。一般情况由水碳比失调，原料过重，催化剂中毒或钝化引起。催化剂轻微积碳时，可采用缓和烧碳方法。例如，降低负荷，增大水碳比，配入一定还原气条件下操作，以达到除碳目的。积碳严重时，必须切除原料，用水

29、蒸汽烧碳，蒸汽量为正常操作的30-40，压力为1.0Mpa左右，严格控制温度，一般温度应低于运行时的温度，每半小时分析一次出口尾气CO2浓度，当其下降并稳定在一个数值时，烧碳结束。空气烧碳热效应大，反应激烈，对催化剂危害大，不宜采用。但必要时，可在蒸汽中配入少量空气，但应严格控制其氧含量，以防超温。烧碳结束后，重新还原方可投油，但烧碳仍不能恢复正常操作时，则应更换催化剂。4、热斑或热管形成热斑的原因有：催化剂装填不当引起“架桥”，局部积碳，催化剂部分中毒等。上段床层热带可能由还原不充分，硫中毒，进料量和水碳比大幅度波动，烧嘴不均匀或偏烧的原因造成。当催化剂严重积碳或粉碎时，造成管子堵塞，形成热

30、管。上述现象最主要的原因来自积碳，轻微热斑热带可用调节烧嘴，改善运行条件方法消除；出现热管时，则需进行烧碳处理，烧碳后若热管不消失，则应停车更换催化剂，以防止烧坏炉管。Z929高温氧化锌脱硫剂装填及操作方案1、装卸方案、方法及要求（1）在脱硫塔内炉篦上先铺上两层孔眼小于5mm的不锈钢网，在钢网上再铺上一层100mm20mm的瓷球。（2）用专用工具将脱硫剂均匀装填到塔内，装填时脱硫剂自由下落高度不能超过1m（3）脱硫剂要装填平整均匀，操作人员进入塔内工作，需踩在木板上。（4）塔顶脱硫剂上方要铺上一层不锈钢网和高100mm的20mm的瓷球，以防气流吹散脱硫剂，并使气流分布均匀2、开车（1）正式开车

31、前需用氮气或其他惰性气体将系统进行吹扫置换，至气体中氧含量小于0.5%后，通原料气。（2）在常压或加压下用氮气或原料气进行升温。（3）升温速度：室温-120为30-50/h，120恒温2小时，120以上为50/h，直至所需温度，其后恒温4h（4）脱硫剂在升温过程中即可逐步升压，每10分钟升0.5MPa，直至达到操作压力（5）升温、升压结束后，先进行4小时左右半负荷生产，以调整温度、压力、流量等，待操作平稳后，逐步加大负荷，转入正常生产（6）若先加压后升温，亦须严格按上述要求进行控制（7）操作温度在使用范围内逐步递升，可增加硫容量3、停车临时停车，关闭脱硫塔进出口阀，保温，保压。若系统有泄露，用氮气进行保压，以防系统负压4、更换脱硫剂停车关闭脱硫塔进出口