低温变换催化剂讲义.doc

PAGE PAGE 1 低温铜系变换催化剂讲义 安格工艺技术（南京）有限公司 二○○六年六月  目 录 1．前言 2. 低变催化剂的发展 3. 低变催化剂的组成、结构和特性 4. 低变催化剂装填 5. 低变催化剂的还原 6. 低变催化剂的正常操作 7. 低变催化剂使用事实例 8. 低变催化剂使用寿命 9. 延长低变催化剂使用寿命的措施 10. 低变催化剂的钝化、停车、开车、卸出 11. 见事故的原因判断及预防处理 1．前言 工程上，习惯把操作温度低于250℃的CO变换反应称为低温变换。随着合成氨工业原料路线的改变和气体净化技术的发展，原料气含硫量可降低到0.1PPM 经过中温变换后，出口气体CO含量一般为3~4%，再经过低温变换，出口气体中CO可降低到0.4%以下，从而提高氢气和氨产率。生产实际证明：如果低变出口CO每降低0.1%，氢气和氨产率可增加1.1~1.6%。由于低变出口气中CO已很少，气体经脱除CO2后，可直接在气相中用甲烷化方法清除残余的CO，使气体中CO+CO2降至10PPM以下，不必采用铜氨液或液氮洗涤，这就简化了合成氨生产工艺流程，降低了基建投资。 合成氨工业的能耗主要是原料、电和蒸汽的消耗，由于工艺改革和新型催化剂的应用，一段转化炉的水碳比可由3.75降至2.50，中变炉入口汽气比由0.6降至0.4，低变炉入口汽气比由0.48降至0.23，蒸汽消耗大为减少，而原料利用率大为提高，电能消耗反而下降，致使吨氨消耗大幅度下降。以天然气为原料的能耗由60年代的42GJ降至29GJ，以煤为原料的能耗降至37.6GJ。 2. 低变催化剂的发展 中国低变催化剂的研究始于20世纪六十年代，1965年由南化集团公司研究院首次研制成功，其第一个催化剂品种B201型催化剂采用了铜锌铬系，并在国内得到广泛应用。随后，1966年又开发了Cu-Zn-Al系的B202型催化剂。七十年代我国从国外引进一批大型合成氨厂，于是研究了B204型催化剂，用于引进的大型氨厂。八十年代为配合节能型的流程又开发研制了B206型催化剂。 目前安格工艺技术（南京）有限公司的铜系低变催化剂有B202、B204、B204-1、B206、B206-1等5种型号，分别适应于不同流程工艺。 B204型催化剂具有活性好、热稳定性好、使用寿命长、强度高等特点，多用于以天然气和轻油为原料的大中型合成氨及制氢装置。B204-1型催化剂是在B204基础上改进的低变催化剂，除具有B204型催化剂的特点外，还具有堆密度低、物理水含量低、有效铜表面积和锌表面积增大、升温还原时间短、耐热性能好等优点，适用于以天然气和轻油为原料的大中型合成氨及制氢装置。 B206型是一种节能型低变催化剂，它除具有B204型特点外，尤其适合于低汽/气比（~0.3）的工艺条件下操作和选择性好的特点，该催化剂完全满足ICIAMV、Brawn等节能流程的使用要求，B206-1型催化剂在B206基础上改进的，除具有B206型催化剂的特点外，还具有堆密度低，物理水含量低，升温还原时间短，耐热性能好，抗水性能好等优点，同样适合于低汽/气比（~0.3）的工艺条件下操作和选择性好。 目前我国的低变催化剂主要型号及组成见表1。 低变催化剂的主要技术性能 见表一 项目 B203 B205 B204 B206 CB-5 B207 生产厂家 辽河 辽河 安格 安格 川化 南化 制备方法 硝酸法 氨络合法 硝酸法 氨络合法 硝酸法 氨络合法 外观形状 黑色圆柱体 黑色圆柱体 黑色圆柱体 黑色圆柱体 黑色圆柱体 黑色圆柱体 粒度(mm) f5×(4.5-5.5) f5×(4.5-5.5) f5×(4.5-5.5) f5×(4.5-5.5) f5×(4.5-5.5) f5×(4.5-5.5) 堆密度(Kg/L) ~1.1 ~1.2 1.45-1.7 1.45-1.7 1.3-1.45 1.4-1.6 比表面(m2/g) 50~70 85 76 65~85 70~80 65~85 径向搞压强度(N/cm) ≥180 ≥250 ≥160 ≥160 使用温度(℃) 180-240 180-250 180-260 180-260 180-260 180-260 使用压力(MPa) 常压~5.0 常压~5.0 常压~5.0 常压~5.0 常压~5.0 常压~5.0 空速h-1 1000~2000 1000~3000 1000~2500 2000~4000 1000~2500 2000~4000 安格公司低变催化剂质量标准 B202型执行国家标准HG3556-2004 B204型执行企业标准HG3556-2004 B204-1型执行企业标准Q/SH1170 172-2003 B206型执行企业标准HG3556-2004 B20