CO變換在合成氨系統(tǒng)中的應用與注意事項

1、CO變換在合成氨系統(tǒng)中的應用與注意事項引言在合成氨生產(chǎn)中，一氧化碳變換是重要的一環(huán)，所謂變換就是將半水煤氣中的CO在催化劑的作用下與水蒸汽反應轉(zhuǎn)化為CO2和H2，初步消除合成氨原料氣中的一氧化碳對合成氨催化劑的毒害。在工業(yè)生產(chǎn)中CO一般分二次除去，其中絕大部分是通過一氧化碳變換反應除去的，在化肥企業(yè)中微量一氧化碳一般由甲烷化除去。一氧化碳變換的發(fā)展一般分為幾個階段：90年代以前一般為中溫變換，目前常見的為全低變。中溫變換即變換溫度在400左右的變換，全低變?yōu)樽儞Q溫度在200-340之間的變換。變換反應為：這樣既能把一氧化碳變?yōu)橐子诔サ亩趸?，而且二氧化碳又是生產(chǎn)碳酸氫銨、純堿、尿素等化工產(chǎn)

2、品的重要原料，同時又可制得與被除掉的一氧化碳等摩爾的氫，所消耗的只是廉價的水蒸汽。因此，一氧化碳變換既是原料氣的凈化過程，又是原料氣制造的繼續(xù)，在合成氨生產(chǎn)流程中是非常重要的一個環(huán)節(jié)。1變換系統(tǒng)的流程1.1 變換系統(tǒng)的發(fā)展二十世紀八十年代以來，我國合成氨廠變換系統(tǒng)在技術(shù)改造、節(jié)能降耗等方面取得了重大進展。八十年代中期，我國研制出了鈷鉬耐硫?qū)挏刈儞Q催化劑（B302Q、B303Q等），其低溫活性達到國際先進水平?，F(xiàn)在已被國內(nèi)合成氨廠普遍采用，由傳統(tǒng)的單一中變流程改為中變串低變流程。近年來，進一步改造成能耗更低的全低變流程或中低低流程。所謂中變流程就是變換爐溫度在400-450之間的一種變換流程。中

3、變串低變流程是在傳統(tǒng)單一中變流程的中變爐后串聯(lián)一臺低變爐；全低變流程是變換爐三段都采用鈷鉬耐硫低變催化劑，變換反應溫度進一步降低，采用的汽氣比更低，蒸汽用量更少；中低低流程是變換爐一段采用鐵鉻系中變催化劑，二、三段采用鈷鉬耐硫催化劑。由于鐵鉻系中變催化劑耐有害成分的能力較強，因而有效地保護了低變催化劑，使其優(yōu)越性得以充分發(fā)揮。目前以固體燃料為原料的合成氨廠變換系統(tǒng)主要是這三種流程。表變換系統(tǒng)各種流程的簡單對比流程單一中變中變串低變?nèi)妥儯ㄈ危┲械偷停ㄈ危o飽和塔全低變催化劑B104,B106,B109中變：B113低變：B303QB302Q 、B303Q(EB-4)中變：B113低變：B3

4、03QB302Q 、B303Q(EB-4)變換爐出口溫度約400約200約200約200約200汽氣比循環(huán)水量噸/噸氨253013156889最終變換率90 95 95 95 95 出口CO3 1 1 1 1 段間降溫方式噴水冷激噴水冷激間接換熱間接換熱噴水冷激由于鈷鉬耐硫?qū)挏刈儞Q催化劑的活性溫度低，因而使變換反應溫度大幅度下降（低變溫度180210），比單一中變第三段的溫度低了約200。變換反應是可逆放熱反應，反應溫度降低，有利于平衡向生成物方向移動，這樣就使得變換反應水蒸汽用量大幅度下降，汽氣比由單一中變流程時的1.05 （過去由于反應溫度高，為達到一定的變換率，必須維持較高的汽氣比），降

5、低為中串低流程時的左右，全低變流程時的左右。由于變換系統(tǒng)是合成氨廠蒸汽用量大戶，所以節(jié)能降耗作用顯著。 無飽和熱水塔的全低變換工藝流程圖1-1 無飽和熱水塔的簡單工藝流程：壓縮低壓機四出半水煤氣絲網(wǎng)過濾器（下進上出）除油劑爐(下進上出) 前熱交殼程（下進上出）后熱交管程（上進下出）變換爐一段（上進下出）二段增濕器（上進下出）變換爐二段（上進下出）三段增濕器（上進下出）變換爐三段（上進下出）后熱交殼程（下進上出）前熱交管程（上進下出）水加熱器管程（上進下出）冷卻器管程（上進下出）氣液分離器（上進側(cè)出）二脫1.22付線： 冷付線：除油劑爐出口半水煤氣不經(jīng)過兩熱交換熱直接到變換爐一段進口：a來自脫鹽

6、水崗位的脫鹽水水加熱器殼程（下進上出）熱脫鹽水至鍋爐除氧器（或回脫鹽水水箱）； 二段增濕器b水加熱器換熱后的脫鹽水貯水槽（上進下出）噴水泵 三段增濕器；c合成循環(huán)水冷卻器（下進上出）回合成循環(huán)水1.24水蒸汽：a 來自合成中置鍋爐（熱電雙減）的30kg飽和蒸汽蒸汽緩沖罐（下進上出）蒸汽過熱器管程（下進上出） 后熱交煤氣進口管 二增進口三增進口b來自氨合成的13kg過熱蒸汽蒸汽過熱器殼程（上進下出）13kg過熱蒸汽至造氣2變換1.2 變換系統(tǒng)變換爐工藝設(shè)計變換爐是變換系統(tǒng)的最主要的設(shè)備。變換爐的設(shè)計要力求做到催化劑能得到最有效的利用、結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、熱損失小、蒸汽耗量低。變換系統(tǒng)變換爐工藝設(shè)計

7、主要內(nèi)容a 根據(jù)合成氨生產(chǎn)原料確定初始氣體成分、根據(jù)所采用的流程確定汽氣比等，選定變換爐段數(shù)以及段間降溫方法。根據(jù)所用催化劑確定變換爐進口溫度；b 根據(jù)選定的初始氣體成分、汽氣比、所用催化劑參數(shù)等，計算變換爐每一段的平衡曲線、最適宜溫度曲線。計算變換爐每一段的操作線，根據(jù)每段最適宜溫度曲線調(diào)整該段的進出口溫度以及各段變換率，直至合理為止。據(jù)此繪制變換爐x-t圖；c 進行變換爐的物料衡算和能量衡算；d 根據(jù)所用催化劑的宏觀動力學方程及變換爐x-t圖，計算每一段催化劑用量；e 繪制所用系統(tǒng)工藝流程簡圖、變換爐計算物料表。2.2 1.2.2 變換爐段間的降溫方法變換反應是劇烈的放熱反應，隨著反應的進

8、行氣體溫度不斷升高，但最適宜反應溫度則是隨著變換率的增高而逐步降低的。因此，為了提高變換率，使反應能在最適宜溫度下進行，必須不斷移走反應熱，使溫度隨反應進行不斷降低。其次，催化劑本身耐熱性有一定限度，為防止催化劑層超溫也必須及時移走反應熱。要使反應完全沿著最適宜溫度進行在實際上是極為困難的。在工業(yè)上采取分段變換的方法來解決，變換爐一般分為三段，即第一段在較高溫度下進行幾乎絕熱的變換反應，以得到較快的反應速度，提高催化劑利用率；然后進行中間冷卻，第二段在較低的溫度下繼續(xù)反應，段間進行冷卻降溫；第三段的反應溫度更低。中間冷卻降溫的方法主要有兩種，噴水直接冷激法和通過換熱器間接換熱法。 噴水冷激降溫

9、時，因為水的汽化潛熱很大，只需很少量的水就能達到降溫的目的，增加了氣體中的水蒸汽含量，減少外供蒸汽消耗，因而系統(tǒng)阻力較小。但變換爐的結(jié)構(gòu)比較復雜。中串低流程和無飽和塔全低變流程一般采用噴水冷激法。全低變流程采用間接換熱的方法。由于全低變流程汽氣比較小，反應后剩余的蒸汽量很小，造成變換氣的露點溫度很低，這時若熱水只通過單一水加熱器升溫，就不可能達到飽和塔進口水溫的要求。因此，全低變流程中熱水經(jīng)第一水加熱器后，又經(jīng)第二水加熱器與出二段變換氣換熱，再經(jīng)調(diào)溫水加熱器與出一段變換氣換熱，經(jīng)多級換熱不斷提高進入飽和塔水溫，使半水煤氣在飽和塔中可飽和更多水蒸汽，減少外供蒸汽量。由于類似的原因，中低低流程也采

10、用間接換熱的方法。2.3 工藝條件的選定2.31最終變換率 最終變換率過高或過低都會帶來不利的影響。如定得過高，則要耗用過多的催化劑或由于要提高汽氣比使蒸汽消耗增加；過低則要增加半水煤氣耗量，加重銅洗工段負荷，并浪費氣體壓縮功。由于設(shè)計中采用了帶有低變的流程，而且后續(xù)工段采用銅洗脫除殘余的一氧化碳，允許出變換系統(tǒng)的變換氣中殘余一氧化碳含量稍高一點，因此可選擇最終變換率為95，相應的CO為1左右。2.32變換爐進出口溫度 進爐溫度根據(jù)已選定的催化劑來決定，一般高于催化劑的活性起始溫度20即可。出口溫度要根據(jù)催化劑的活性溫度和流程來確定，對于帶有低變的流程，低變的出口溫度一般在200左右。2.33

11、汽氣比 在最終變換率和出口溫度選定后，可根據(jù)最佳出口平衡溫差來選定汽氣比。所謂出口平衡溫差是指出口溫度與出口變換率對應的平衡溫度之間的溫度差。最佳平衡溫差與操作條件有關(guān)，一般可取1520作為合理的最佳平衡溫差。對鈷鉬耐硫催化劑，由于其低溫活性好，活化能低，平衡溫差可適當放寬，1530也是合理的。對于不同的半水煤氣成分，可用試算法來選定汽氣比。試算步驟如下： a、已知半水煤氣成分，最終變換率，初選汽氣比，據(jù)此算出變換后有關(guān)組分的摩爾分率。 b、根據(jù)變換后有關(guān)組分的摩爾分率計算出平衡常數(shù)。 c、根據(jù)平衡常數(shù)查表得到對應的平衡溫度； d、根據(jù)選定的出口溫度計算平衡溫差； e、若平衡溫差在1520之間

12、，說明原假設(shè)的汽氣比可用，若平衡溫差不在合理范圍內(nèi)，可重選汽氣比，重新計算，直至平衡溫差合理為止。2.34各段催化劑床進出口氣體溫度和變換率 在催化劑床段數(shù)、最終變換率、變換爐出口氣體溫度、汽氣比等條件確定后，即可對各段催化劑床進出口氣體溫度和變換率進行選定。選定的原則是在既定條件下各段催化劑體積之和應為最小，也就是使催化劑的利用率為最高。 完全根據(jù)理論計算比較繁瑣，在要求不高的情況下，可以以最適宜反應溫度曲線和催化劑的最佳活性溫度范圍為依據(jù)，來選定各段催化劑床進出口氣體溫度和變換率。前面已經(jīng)介紹過，床層溫度若能沿著最適宜反應溫度曲線變化，那么反應速度最快而催化劑體積可以最小。對于分段降溫的變

13、換爐，要使床層溫度完全沿著最適宜反應溫度曲線變化是不可能的，但應使反應盡可能地靠近最適宜反應溫度曲線進行，因此操作線應該是跨越最適宜溫度曲線的兩側(cè)。即各段催化劑床的進口點應在最適宜溫度曲線的下方，而出口點則在曲線上方，只偏在任何一側(cè)從總的方面來看結(jié)果都是不利的。在滿足以上要求的同時，全部操作線都應在催化劑的最佳活性溫度范圍之內(nèi)。據(jù)此作出變換爐的x-t圖。 1.2.5 催化劑用量的計算計算催化劑用量的基礎(chǔ)是反應速度。目前常用催化劑的宏觀動力學方程、活化能、反應速度常數(shù)等數(shù)據(jù)都有發(fā)表，為較準確地計算催化劑用量提供了條件?？臻g速度經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)實際中的催化劑用量可用來對計算結(jié)果進行檢驗。催化劑體積

14、VR （m3 ） VRt0 V0 （2-2） t0標準接觸時間，hm3/Nm3 V0通過催化劑床氣體在標準狀態(tài)下的體積流量，Nm3/h標準接觸時間是指氣體以標準狀態(tài)下的體積計量時與催化劑床接觸的時間，它是空間速度的倒數(shù)。 （2-3）鐵鉻系中變催化劑 B113型的宏觀動力學方程為：正反應活化能：E117796cal/mol = 74.49 KJ/mol，逆反應活化能：E2E1-HR （2-4） B113型中變催化劑的標準接觸時間t0 （2-5）式中 A、B、C、D分別為CO、H2O、CO2、H2的摩爾分率(各段氣體的原始組成) b- 催化劑堆密度，對B113催化劑取1400 kg/m3 k1-

15、反應速率常數(shù)（mol/g催化劑h），設(shè) （2-6）進行圖解積分。 （2-7） （2-8）鈷鉬耐硫低變催化劑B302Q(EB-1)的宏觀動力學方程為：正反應活化能：E1，（活化能越小，表明催化劑催化活性越好）。逆反應活化能：E2E1-HR （2-9） （2-10）B302Q(EB-1)型低變催化劑的標準接觸時間t0式中 A、B、C、D分別為CO、H2O、CO2、H2的摩爾分率(各段氣體的原始組成) gb- 催化劑堆密度，對B302Q(EB-1)型催化劑取1000 kg/m3k1- 反應速率常數(shù)（mol/g催化劑h），設(shè) （2-11）以 x w 作圖，進行圖解積分。上述公式積分不能得出簡單的解析計

16、算式，但可以用圖解積分法求解。首先根據(jù)各段操作線確定該段不同變換率x下相應的反應溫度，查表得到該溫度下的平衡常數(shù)Kp，計算出K1，再根據(jù)x、Kp計算出、w，然后以w-x作圖，圖解積分得到0。采用催化活性高，活性溫度低，操作溫度區(qū)間寬的一氧化碳變換催化劑，不僅可以大大降低變換反應的水蒸汽消耗，而且還可以達到較高的 CO 變換率。2.5 催化劑床阻力計算氣體通過變換爐催化劑床的壓力降可用下式計算： （2-12）式中： Dp 氣體通過催化劑床的阻力降，Kg/ m2 ；f 摩擦系數(shù)，一般取1.5 ； G 氣體重量流速，Kg/m2h ；g 氣體在操作狀態(tài)下的重度，Kg/m3 ；dp顆粒直徑 m ；L 催

17、化劑床高度，m ； Dt催化劑床的直徑，m 。由公式計算得出的壓力降一般都是對新催化劑的預期壓力降。催化劑在使用過程中會發(fā)生破損和粉化現(xiàn)象，使粒度減小、空隙率降低，從而使阻力增加，因此對催化劑床的預期壓力降應將新催化劑的預期壓力降增加50。在選定了容許壓力降后，即可根據(jù)催化劑體積決定催化劑床直徑。3 觸媒的硫化a、檢查電加熱器出口測溫點是否靈敏，接CS2是否暢通； b、系統(tǒng)加蒸汽閥前加盲板； c、水加熱器，冷卻器水路暢通； d、CS2槽內(nèi)貯滿CS2，液位計清晰，槽內(nèi)加壓設(shè)施、CS2流量計及輸送設(shè)備安裝齊全； e、備好分析器具和分析藥品。3.2 硫化方法：采用循環(huán)升溫硫化法a、循環(huán)硫化路線：壓縮

18、二出來合格半水煤氣變換系統(tǒng)回低壓機一入b、關(guān)閉變換爐進口閥，打開電加熱器進口閥，打開一段硫化閥，三段串聯(lián)硫化，一段硫化結(jié)束后打開二段硫化閥關(guān)閉一段。二段硫化結(jié)束后打開三段硫化閥關(guān)閉二段。3.3 升溫硫化過程：a、系統(tǒng)內(nèi)導入氣體后，要保證有一定的循環(huán)時間，當分析電加熱器入口O20.5%時，啟電爐升溫；b、以電加熱器出口溫度為調(diào)節(jié)點，控制一段進口溫度，根據(jù)一段溫升情況，逐漸加大電爐功率（控制電爐出口溫度最高不超過480）進入一段升溫階段；c、當催化劑溫度升至60-90時，因催化劑在此階段有一個脫水期，需要對各個氣相導淋每半小時排放一次；d、當一段上層溫度升至210時，向一段加CS2，進入一段硫化初

19、期，二段升溫階段；e、當一段觸媒上層溫度達到300，入口H2S達到1520 gNm3, 二段觸媒上層溫度達210，進口H2S3 gNm3時，進入一段硫化主期，二段硫化初期，三段升溫階段；f、當一段各點溫度升至350370時，恒溫8h以上，并在出口三次取樣分析H2S含量達10 gNm3以上時為硫化結(jié)束。g、當二段上層溫度達300，入口H2S達到1520 gNm3，三段觸媒溫度升至210，進口H2S3 gNm3時，轉(zhuǎn)入二段硫化主期，三段硫化初期。h、逐段循環(huán)硫化，每結(jié)束一段氣體導入下一段。溫硫化各階段工藝要求：a、煤氣升溫階段： 時間68h 升溫速率2030h溫度要求：觸媒上層溫度210；b、硫化

20、初期階段： 220-230，恒溫10-15小時；250左右繼續(xù)恒溫，目的是帶動二段溫度；待三段出口硫化氫5g/Nm3 時，再緩慢提溫。CS2加入量：開始以2030Lh加入，后根據(jù)溫度情況逐漸加至6080Lh c、硫化主期階段：時間10h升溫速率：溫度由300350時1015h;溫度由350400時速率：1030h溫度要求：一段各點溫度升至350-370；二三段各點溫度均在4005CS2加入量：100140 Lhd、恒溫強化期：時間4h；升溫速率10-30/h溫度要求：400-430CS2加入量100-140 L/h。恒溫強化過程中，安排鉗工對系統(tǒng)螺栓熱緊12次。e、降溫置換階段：時間15小時降

21、溫速率2040h溫度要求：各段終點溫度均降至250300CS2加入量：300以上帶硫降溫，CS2加入量3060Lh，300以下停加CS2，置換結(jié)果為出口H2SNm3。降溫置換結(jié)束1小時前，應順便置換二脫系統(tǒng)，關(guān)小放空，打開二脫(變換后脫硫)進口閥，打開二脫出口放空，置換至O20.5%；系統(tǒng)轉(zhuǎn)入輕負荷生產(chǎn)：3.5對分析要求：a、開始升溫硫化前，對入系統(tǒng)氣體成分分析 H2，H2S，O2，CO2，CO，b、升溫過程：半水煤氣中O2含量2次h c、硫化初期，主期，降溫置換期，半水煤氣中O2含量2次h，出口H2S含量2次hd、硫化終點判斷：該段出口H2S連續(xù)分析三次10gNM3e、硫化期間：半水煤氣H2

22、30%，由變換進口取樣分析，分析頻率為：1次h，由變換通過系統(tǒng)后放空，系統(tǒng)前補氣來控制（開大放空，提高氫含量）；f、當H2S含量1 gNM3L的碘液和硫代硫酸鈉分析，H2S1 gNM3L的碘液和硫代硫酸鈉分析。3.6 硫化期間注意事項：a、升溫硫化過程中，嚴格控制020.5%；b、嚴格控制系統(tǒng)壓力pa，以防電加熱器超壓；c、硫化時的氣體循環(huán)量一般控制在1000015000Nm3h；d、硫化結(jié)束后，CS2 貯槽及輸送設(shè)備要用水清洗置換干凈，對剩余的CS2 要深埋入土中，嚴禁倒入地溝；e、當水加熱器和冷卻器進氣溫度有溫升時，要保證內(nèi)部水循環(huán)；f、一脫加減量時要及時和變換聯(lián)系，變換根據(jù)氫含量調(diào)節(jié)好系

23、統(tǒng)后放空，防止系統(tǒng)出口抽負。（抽負原因：1、一脫打循環(huán)過大；2、變換放空量過大） g、床層溫度以調(diào)節(jié)電加熱器，空速為主，適當改變CS2加入量；h、升溫硫化過程，根據(jù)各段硫化情況，達終點后及時啟用下段硫化近路，下段進氣打開后，再關(guān)閉上段近路，并注意巡查系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備情況，嚴禁造成溫度驟變而損壞設(shè)備；i、床層溫度暴漲時，要及時采取斷電，停CS2，關(guān)放空，切氣；j、CS20.35MPa），CS2貯罐旁杜絕熱源，嚴禁碰撞，加CS2時應經(jīng)常觀察CS2輸送系統(tǒng)有無泄漏，并備足沙土，以防著火時使用；k、整個硫化期間，要時刻注意防中毒、防著火，做好一切思想、物質(zhì)準備；l、降溫置換結(jié)束，如不能立即開車，應保持爐內(nèi)

24、正壓；M、各階段工藝要求：表硫化各階段工藝要求工藝階段 時間（h）床層溫度升溫速率(/h)CS2加入量kg/h升溫階段6821020300硫化初期10152508122030；6080；80100硫化主期10一段350二三段4001030100140恒溫強化8一段350370二三段400-430100140降溫置換15300以上204030602503002040H2S1g/Nm33.7 硫化廢氣全回收放空廢氣的危害變換觸媒硫化工藝中需要不斷補充半水煤氣以滿足二硫化碳發(fā)生裂解反應對氫氣的需求，同時也就需要放空一部分高硫化氫含量的循環(huán)氣（高達37.4 g/ Nm3）。這樣，具有強烈刺激氣味的廢氣

25、就會嚴重污染空氣及周圍人員的身體健康。針對此情況經(jīng)過充分論證后利用吹風氣送低壓機一入的管道（平時不用）和硫化回氣管線嫁接一聯(lián)通管閥，使硫化廢氣可以全部送到吹風氣爐燃燒并被水膜除塵器中的水吸收后（造氣循環(huán)水為弱堿性）再排放到大氣中，避免了環(huán)境的污染和能源的浪費。溫硫化流程圖（圖3.1）圖變換硫化流程圖4 實際生產(chǎn)中應注意的幾個方面4.1 全低變系列催化劑對于含氧煤氣的全低變工藝來講，除氧劑是全低變工藝能否應用成功的充分必要條件，即對于間歇造氣的化肥廠家，使用全低變工藝 必須使用除氧劑，并且要足量，否則只有失敗。 除氧劑的商業(yè)名稱有多種，但實質(zhì)只有一個，那就是脫除半水煤氣中的氧含量至0.2%以下才

26、能確保全低變工藝的正常運行。國內(nèi)目前只有少數(shù)廠家掌握了該技術(shù)。 全低變催化劑也有其特殊性，主要有兩個技術(shù)指標，一是活性組份含量要達到一定數(shù)值，達不到部頒標準是不能確保長周期運行的;二是載體，特別是第一低變的催化劑載體，要選耐氧性能好的載體，載體原材料中擬薄水含量越多越耐氧，但載體成本也較高。 4.2 硫化 高質(zhì)量的耐硫變換催化劑不一定就具有好的變換活性，關(guān)鍵在于催化劑的硫化。生產(chǎn)實踐表明，盡管CS2易燃有一定毒性，但它是目前發(fā)現(xiàn)的最好的硫化劑。硫化成功的必備條件有三個，一是要有足夠高的硫化溫度，一般在400以上;二 是要有足夠的強制硫化時間，要超過4h最好有 2h以上的悶爐;三是強制硫化時，原

27、料氣中的硫化氫越高越好，一般不低于15g/m3硫化時要防 止催化劑超溫，超過550會對催化劑造成危害， 但短時間超溫對催化劑活性影響不大。 非原始開車硫化催化劑，最好在反應器入口 補充些新變換催化劑或-AI2O3球，否則使用 CS2硫化時將起不到顯著復活的作用，因為除氧 劑或耐硫變換催化劑在使用一段時間后，其CS2 水解加氫活性會顯著喪失，硫化時加入的CS2無 法轉(zhuǎn)化為H2S來硫化催化劑，而是吸附在催化劑 上或者帶入后系統(tǒng)造成設(shè)備的腐蝕。4.3 雜質(zhì)對催化劑的影響 半水煤氣中的氧造成低變催化劑的硫酸鹽化 而快速喪失活性，壓縮機油和焦油低溫下吸附在催化劑上，堵塞孔道，使催化劑喪失比表面，高溫下部

28、分催化脫氫成焦狀物，沉積在催化劑上使催化劑活性大為降低。砷對低變催化劑有很強的毒性。蒸汽及飽初塔中的鈣、鎂離子會造成低變催化劑的低溫活性喪失，含量在0.5以上就有顯著的影響。蒸汽及原料氣中的磷會造成低變催化劑的快速失活，含量在0.3%以上就會使變換活性迅速下降，原料氣中的NH3對低變催化劑活性無明顯影響，但在較高壓力下如大于2.0MPa會加速-AI2O3載體 轉(zhuǎn)型為AIOOH，從而使催化劑強度受到損害，催化劑的比表面下降。變換氣中夾帶的SO4對低 變催化劑造成極大損害，與催化劑中的K反應生 成K2SO4，使催化劑快速失活。氯及氯化物不是低 變催化劑的毒物，HCN對催化劑的活性也沒有影 響，原料

29、氣中生成的淡基鐵和碳基鎳會在除氧劑 上分解，致使除氧劑堵孔而失活，但不會影響低 變催化劑的活性.4.4 霧化水 原料氣中的霧化水造成低變催化劑不可逆失活，無法再生，不管是催化劑硫化中還是正常生產(chǎn)，都要避免該現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)生霧化水的可能因素有蒸汽帶水、飽和塔帶水、噴水帶液、調(diào)溫 水加設(shè)計不當引起冷凝帶液和硫化帶水等，失活機理可能是霧化水導致低變催化劑中的鉀從催化劑內(nèi)部遷移到表面，從而堵塞催化劑的表面孔道， 致使反應氣體無法進入催化劑中，使催化劑失活 而且無法硫化再生。4.5 半水煤氣中的總硫 全低變工藝中硫的問題主要從兩個方而考慮，一是低變催化劑的反硫化，決定總硫的下限; 另一是設(shè)備的腐蝕，決定

30、著硫的上限。低變催化 劑的反硫化由以下四個因素決定:溫度、總硫濃 度、H2O氣和催化劑。高溫和高H，2氣利于低變 催化劑的反硫化，低變催化劑不同，在同種工藝 條件下，反硫化趨勢不同，總硫濃度越低，低變 催化劑越易于反硫化。工業(yè)經(jīng)驗值為出飽和塔的 半水煤氣中的總硫不宜小于lOOmg/m3。原料氣 中的硫高易造成設(shè)備的嚴重腐蝕，飽和熱水塔、換 熱器和調(diào)溫水加是易于被腐蝕的設(shè)備，特別是飽 和熱水塔，高濃度的硫化物易形成大量的SO42-， 造成總固體升高，SO42-被帶入變換爐易使除氧劑 失活。對于低變催化劑來講，硫化物對其活性的 影響可分為兩個階段，實驗結(jié)果表明，原料氣中 的硫化物濃度越高低變催化劑

31、的活性越高在某 一硫化物濃度之下是低變催化劑反硫化造成的活 性下降，而在這一濃度之上，是硫化物濃度造成 的低變催化劑的活性變化，而這一硫化物濃度是 隨低變催化劑的不同而改變，因而結(jié)合生產(chǎn)實踐 對于間歇煤造氣全低變工藝的合適硫化物濃度建 議為13Omg/m3一2g/m3，在這一范圍內(nèi)，盡量提 高硫化物濃渡，以利于低變催化劑活性的發(fā)揮。 4.6 全低變一段的熱點溫度 正常情況下，全低變一段催化劑的熱點溫度 是全系統(tǒng)中溫度的最高點，由七個因素決定，分別為:原料氣中的氧含最、CO濃度、硫化物濃度、H，H2O/氣、低變催化劑種類、催化劑裝量及反應器的高徑比。半水煤氣中的氧含量越高熱點就越高， CO濃度越

32、高熱點溫度也越高，高硫化物濃度能提高熱點溫度，H2O/氣在一定范圍內(nèi)能提高熱點溫度，催化劑裝雖越多，越利于熱點溫度的提高，反應器的高徑比越高反應熱點就越高。高的熱點溫度易于造成低變催化劑的反硫化和燒結(jié)，降低使用壽命。工業(yè)實踐表明，一般工藝條件熱點溫度不應超過400，嚴禁超過430，正常運轉(zhuǎn)以360一380為宜。在改變原料組成時如煤改焦，在反應器不變而要增產(chǎn)時，若新裝置第一次開車時，全低變工藝廠家要認真考慮該問題。4.7 阻力 從生產(chǎn)實踐看，造成全低變工藝阻力上升的主要原因不外乎兩大類，一類是設(shè)備造成的，如折流板換熱器易造成阻力上升，板式換熱器易引起阻力增大，設(shè)備尺寸偏小等等。特別不引人注意的篦

33、子板上的絲網(wǎng)也易引起阻力上升，由于氣體的沖刷作用，催化劑粉塵會向下沖刷，如果絲網(wǎng)目數(shù)太大或者層數(shù)太多，粉塵會積聚于此，造成阻力上升。另一類是催化劑及填料造成的，特別是除氧劑，出于目前因內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)水平，除氧劑的強度、磨耗還不盡人意，容易在使用中粉化引起阻力上升，由于低變催化劑中含有13%左右的K2CO3，在遇到霧化水時由于鉀的遷移易造成結(jié)塊，引起阻力上升。由于半水煤氣凈化不好，大量焦油進入飽和塔，吸附在飽和塔內(nèi)的填料上，也易引起阻力上升。4.8 偏流 全低變系統(tǒng)的偏流，對正常生產(chǎn)危害極大，通常造成床層局部過熱，催化劑床層局部穿透，致使停車檢修，特別是除氧劑床層的偏流，會造成一段全低變催化劑的快

34、速失活。形成的原因主要有以下幾個方面:催化劑裝填不均，沒按要求裝填，人不能直接踏在催化劑上，一定要放一塊木板，氣體分布器設(shè)計不合理，有的廠家一根進氣管直接伸到床層上方，造成在運行過程中催化劑床層表面變形，形成鍋底形或蘑菇形偏流。 保溫層質(zhì)量不合格，出現(xiàn)裂縫和離壁，氣體從裂縫中沿反應器壁偏流。低變催化劑結(jié)塊造成的偏流，其典型征狀是床層阻力上升的同時出口CO濃度提高。 4.9 腐蝕 全低變工藝的設(shè)備腐蝕比較嚴重，已發(fā)現(xiàn)的腐蝕類型有三種:一是鉀富集CI引起的腐蝕;其次是SO42引起的腐蝕;再次是露點腐蝕。鉀富集CI引起腐蝕在大氮肥烏石化和寧夏化工廠已有報道，美國某甲醇廠也有類似報道。CI主要來自水、

35、蒸汽和低變催化劑，齊魯院己檢測到某些廠家的低變催化劑中添加了CI。鉀主要來自低變催化劑，其K2CO3含量在13左右。SO42引起的腐蝕，已被亞SEM-EDAX有所證實，SO42主要來自于飽和塔、增溫器和熱水塔，由H2S的氧化而產(chǎn)生。露點腐蝕不可避免，已有多種防治措施，但有一方法是不恰當?shù)?，那就是用廢鐵屑做為預腐蝕措施來保護主熱交，該方法實際上是得不償失，不但不能解決露點腐蝕，反而大量鐵銹堵塞主熱交和第一低變催化劑床層，引起系統(tǒng)阻力上升。 5常見問題及解決方法5.1 自調(diào)閥失靈： 原因：a、全部自調(diào)閥失靈是因為儀表空氣無壓力； b、單獨一個自調(diào)閥失靈是因為氣路接頭漏氣或閥芯被卡。 處理措施：a、對于儀表空氣無壓，應立即要求現(xiàn)場人員將自調(diào)閥手輪開（氣關(guān)式）或關(guān)（氣開式）至正常時的控制閥位，由微機室指揮現(xiàn)場人員利用自調(diào)閥手輪進行調(diào)節(jié)。b、通知儀表到現(xiàn)場處理；c、對于自調(diào)閥被卡現(xiàn)象，若自調(diào)閥手輪開關(guān)不動，應及時打開自調(diào)閥近路，關(guān)閉自調(diào)