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1、甲醇合成催化剂升温还原方案一、编写依据：1.2. 托普索催化剂和反应器填料规范3. 合成终版PID流程图4. 托普索公司提供的MK121手册二、适用范围本方案规定了甲醇合成催化剂MK121还原的操作方法。三、准备工作和具备的条件1. 所有装置及配套工程，按设计（包括设计变更）全部施工完毕，工程质量符 合要求，所有工程已经中交验收。2. 全部工艺管道和设备都已经过强度试验合格，催化剂装填完毕后，已用空气 （或氮气）将催化剂粉末从合成塔中吹除干净。设备、管道均已经过气密试验,且确认合格。3. 合成气压缩机已试车完毕，并可正常运转。4. 合成塔和保护床的触媒装填工作均已完成。5. 合成汽包煮炉、系统
2、水循环均已完成。6. 公用工程的水、电、汽、仪表空气、工厂空气、氮气等已能按设计值保证供 应。8. 合成系统的电器、仪器、仪表已调试合格，仪表已校准。报警及联锁的整定 值经静态调试已准确好用（合成塔进出口温度、压力及合成回路中各流量显示仪 表必须严格校准）。9. 化验室分析工作准备就绪自动分析仪表的样气已配制待用，分析取样点已经 确认，能及时、准确地分析合成塔进出口的CO、H、0、CO等各组份的浓度以2 2 2及水汽浓度。尤其对氢气含量低氢值（02%）、高氢值（515%）能准确分析。10. 具备稳定提供还原气CO+H的条件。11. 与厂调度室联系，提出大量用氮气申请，必须保证氮气纯度99.9%
3、(V%)。12. MK121型合成甲醇催化剂升温还原操作按表2进行，并按表2绘制好升温还 原操作曲线图。13. 准备好计量还原水的量具。记录表格准备齐全。已和催化剂厂家沟通，升温 还原方案已得到批准。升温还原曲线图、报表各种确认表已做好。三、还原用氢气的准备方案1：纯氢1. 纯氢标准1.1氢气纯度99.9%工业氢国家标准，其中不含硫、氯元素1.2使用压力10kg，。1.3氢气用量以及时间。方案2： 工艺气1. 工艺气标准1.1从净化工段来的工艺气要符合厂控指标，严禁超标。1.2合成升温还原管线上的阀门要可靠好用。四、组织机构五人员安排及职则六、升温还原时的阀门状态七、升温还原的实施细则1、概述
4、铜基合成甲醇催化剂须经还原后才具有活性。还原反应是一个强放热反应， 反应式如下所示：CuO + H2 = Cu + H2O + 86.7KJ/mol因此，在还原过程中应特别注意控制催化剂床层温度，防止催化剂过热发生 铜晶粒烧结而损害催化剂活性。还原操作是开车过程中很重要的一个操作环节。 每炉催化剂活性的高低，除与催化剂自身的生产质量和装填质量有关外，很大程 度上还取决于催化剂还原质量的好坏，它将对装置的生产能力产生长远的影响。因此，必须严格、细致、认真地进行还原操作。2、催化剂简介MK121为Cu/Zn/Al催化剂，用于促进氢和氧化碳反应生成甲醇产物。尺寸：6mm*4mm化学成分：Cu，43%
5、 ； Zn，203% ；Al，51%轴向耐压强度，220kg/cm2 ；填充密度，1 kg/l装填量：35.24 m3催化剂使用寿命：在正常条件下运行寿命为3年以上。催化剂在还原过程中出水量约为催化剂重量的*,其中物理水*，化学水*。如果还原气中含CO,则生成的水少些3催化剂还原程序表表2 MK121型催化剂还原程序表(待更改完善)还原阶段温度区间(C)升温速率(C/h)所需时间(h)累计时间(h)氢含量(10-2升温室温12050-6022012017030460初期17001280.20.5170180234130.51主期1800460.51180190125511.5219020023
6、4551.52后期20022054592220230510261223001262523001264102300126615降温21010268/4MK121型催化剂的升温还原操作流程(一)合成系统氮气置换及氮循环的建立1. 投用回路水冷却器2. 启动压缩机，用N2气置换合成环路，包括低压部分的甲醇闪蒸槽、液体 甲醇管线、开工用加氢管线等在内，每处管路均应置换干净，直至系统中各取样 点、排放口、导淋阀处取样分析残氧含量W0.1%时，方可认为置换合格。3. 氮气彻底置换对于合成系统开车特别重要。应逐个开启各处导淋或排污 进行现场放空，但进行此操作时须特别注意安全，必须佩戴氧气呼吸器，并两人 以上
7、同行。4. 按压缩机操作规程，建立氮气循环。逐渐将循环段出口压力调至0.6Mpa 左右，将循环量调至最大，合成塔进口压力通过调整补入氮气量和控制放空量来 使其维持在0.7恒定压力下进行升温还原。（二）.催化剂的升温还原操作流程1. 合成催化剂还原采用低氢还原工艺，对还原气质量要求如下：0 0.1X10-22S 0.1X10-6Cl 0.01X10-6NH 10X10-63不含重金属等有害杂质，不饱和烃和油雾极微量。2. 还原条件为：1）.压力0.7MPa （表压）2）.温度最高230C。3）.空速 应大于250h-1。（循环量：应大于10000 Nm3 h-1）4）.还原气为含1X10-2H
8、（或CO+H ）与N的混合气.2 2 25）.整个升温还原过程耗时约70小时。3合成汽包操作将合成塔床层进口温度作为还原控制温度。合成塔床层热点温度作为重要的 监视温度。若温度上涨，以开开工蒸汽阀门为主、调PV2027A/B放空阀为辅。 汽包操作以蒸汽压力与温度关系表为准。4还原过程中，要求入塔和出塔气体分析频率为0.5小时/次，氮气和H2（或CO+H ）气按需要定时取样分析。每半小时排水一次并计量。操作数据每半2 小时记录一次。取样点位置：合成气塔进口管线上取样点A20025，合成塔出口管 线上取样点A20027,分析内容：进出口气体全分析，水汽浓度。5. 升温还原流程(1) 以W50-60
9、C/h的升温速度，将反应床层温度加热至120C，然后将升温 速度控制在W30C/h。当塔内热点温度升至 40C以上时，及时观察 V022001液位。当液位上涨时，由粗醇过滤器导淋放水，每半小时计量一 次.(2) 在170C恒温12小时，待甲醇分离器液位不再上升，可认为物理水已 基本脱尽。将分离器中的水排放至有氮气泄出后才关闭阀门，隔2分钟再排一 次，直至将水排尽。联系调度，通过升温还原管线进口总阀向合成回路补入氢气，小心缓慢地向 合成回路间断导入H (或CO+H ),合成塔入口气中H (或CO+H )含量为0.22 2 2 20.5%(v%)，并立即取样分析。仔细观测床层温度，如温度突然升高，
10、应切断还原 气。当(H+CO)浓度下降时，可通过阀补H2+CO，直到甲醇合成塔进出口氢浓度2相等为止。维持(H+CO)浓度在0.51%，逐渐加大蒸汽喷射器阀门的开度，增2加蒸汽流量，催化剂按23C/h升温速率还原，每一次提温前，甲醇合成塔进 出口氢浓度一定要达到一致，以保证每级温度下催化剂都得到充分的还原。(3) 按升温程序表继续升温，并将入塔H (或CO+H )浓度逐渐提至0.51%，2 2直至出塔氢浓度小于0.3%时，表明催化剂已进入主还原期。此时，控制床层温 度在180C左右，维持此条件继续还原。(4) 床层温度180190C左右时，催化剂还原速度开始平缓，此时可将H2(或CO+H )浓
11、度逐渐提至1.52%。2(5) 进入主还原期后，系统中CO累积较快，应控制CO含量 5%(以出塔气2 2为准)，CO的含量可通过放空和补氮来控制。2(6) 按升温程序表继续升温至230C，然后将H (或CO+H )浓度分别升至5%、2 210%和15%，并在相应的浓度下分别还原I2小时左右。(7) 当合成塔进出口氢浓度基本相等(CO+H W0.1%)、排出的还原水与计算2的还原出水相近，且几乎不再生成水，整个床层各点温度基本相等，可以认为 还原达到终点，还原过程结束。（8）停止加入H （或CO+H ）气，并盲死补H （或CO+H ）气和补氮管线。将2 2 2 2催化剂床层温度降至210 T等待
12、投料。5.还原操作注意事项1. 还原过程中，通过控制合成塔入口温度和H （或CO+H ）来控制床层温度，2 2使其不超过230C。2. 还原过程的关键是控制还原反应的速度，而反应速度主要与氢浓度和反应 温度有关。因此，要求氢浓度分析必须准确、升温必须平稳，并严格控制补氢速 度和催化剂的出水率，使整个还原过程平稳进行。3. 还原过程中应遵循“提氢不提温、提温不提氢”的原则。理解、掌握“三” 原则。三低、三稳、三不准、三控制。（三低一一低温出水、低氢还原、还原后 有一个低负荷生产期；三稳 提温稳、补氢稳、出水稳；三不准 不准提氢 提温同时进行、不准水份带入塔内；不准长时间高温出水；三控制一一控制补
13、氢 速度、控制CO2+H2浓度、控制好小时出水量，）最大出水量严格控制在300 350kg/h 之间。6 事故处理预案6.1在触媒升温还原时，如果离心压缩机因故障停车（断水、断电、断仪表空气、 润滑油系统、其它事故等），必须马上切断进还原气阀，减少去汽包的中压蒸汽， 迅速打开PV2027放空阀，并用氮气置换整个系统。6.2如H2中断，及时关闭还原气阀，离心机维持运行，适当通过一段氮气充压 阀补入氮气保持系统压力的稳定。使系统中co+h2继续参与还原，当温度有下 降趋势时，可稍开开工蒸汽阀，并适当关小PV2027阀。触媒恒温。6.3还原过程中必须严密监视床层温度的变化，若床层温度急剧上升，必须立
14、即 切断还原气和关闭开工蒸汽，若温度无趋缓趋势或温度过高（操作温度V290C） 可采取系统放空降压、用氮气置换整个系统等措施。7.开车1.初次还原后的开车（1）还原结束后，将反应器床层温度降至210220oC,等待整个床层温度210 220oC稳定后，引入合成气，控制每小时升压的速率为设计压力的10%（对合成环 路要求而言）。对催化剂而言，其他不同的升压速率也是可以的，一般在3.0Mpa 以前升压速度可以快一些。(2) 升压过程中注意合成塔床层温度的变化，随时调整开工蒸汽的流量，防止 床层温度快速上升，使催化剂中Cu晶粒烧结。8停车1. 短期停车：停车时间在24小时以内，不影响合成环路，其操作步骤如下：(1) 停止进合成气。(2) 继续开循环压缩机至系统中CO、CO反应完，系统中C0+C00.2%。2 2(3) 一旦温度开始下降，启动开工蒸汽，以维持催化剂床层温度在200C 以上。为达到所需循环量，有可能需要卸压，或者在进行了第一步和第二 步后停止循环，把压力降到正常开车所需的压力范围。(4) 维持这些条件，直到再从压缩机得到合成气为止。2. 正常停车(长期停车)：停车时间超过24小时，均按正常停车程序进行：(1) 按短期停车步骤(1)、(2)两项进行。(2) 降低循环机转速到最小，降低系统压力和温度，降温速
