甲醇裂解制氫裝置催化劑的性能及裝填方案

-149-甲醇裂解制氫裝置催化劑的性能及裝填方案1.1甲醇裂解催化劑性能簡(jiǎn)介本裝置設(shè)計(jì)由于采用甲醇作原料，因此，選擇的催化劑主要具有甲醇分解和CO變換的雙重性能。甲醇裂解催化劑主要組成是金屬銅為活性組份，以氧化鋅為助劑。1.1.1、物理化學(xué)性能表4-1催化劑物化性質(zhì)項(xiàng) 目指 標(biāo)外 觀黑色片狀尺 寸，mmφ5×4~6堆比重，kg/l1.4~1.6側(cè)壓強(qiáng)度N/cm》100CuO%（m/m）≥401.1.2、反應(yīng)原理甲醇與脫鹽水按一定比例混合后，經(jīng)進(jìn)料泵加壓進(jìn)入換熱器，汽化并達(dá)到要求溫度后進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器中裝填催化劑，在催化劑上，同時(shí)有兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生：主反應(yīng)：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5KJ/moL副反應(yīng)：CH3OH＝CO＋2H2 +90.7KJ/moL2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O-21.90KJ/moLCO＋3H2＝CH4＋H2O -206.3KJ/moL總的甲醇蒸汽裂解制氫反應(yīng)是體積增大的吸熱反應(yīng)，高溫、低壓、高水醇比有利于反應(yīng)向產(chǎn)品氣方向移動(dòng)。由于催化劑具有較好的甲醇分解活性，在260℃～280℃即可使甲醇達(dá)到很高的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)高溫不利于催化劑長(zhǎng)期使用和CO變換反應(yīng)進(jìn)行，故選擇280℃左右反應(yīng)為宜。而提高操作壓力可降低動(dòng)力消耗，工業(yè)裝置的操作壓力一般仍在0.5-3.0MPa。水醇比增大雖然對(duì)平衡向目的產(chǎn)物生成有利，但造成裝置能耗大幅度上升，故適宜的水醇比為1.2-2.0（摩爾比）。1.1.3、正常操作條件甲醇裂解制氫催化劑的適宜應(yīng)用條件見表4-2。表4-2催化劑的使用條件項(xiàng) 目指 標(biāo)反應(yīng)溫度，℃260~290甲醇液空速，h-10.3~1.0操作壓力，MPa0.5~3.0水醇比，mol/mol1.2~2.0反應(yīng)氣組成，%H2COCO273~75<2.523~261.1.4、使用壽命在正常使用條件下，使用壽命2～3年1.1.5、包裝及貯存催化劑采用硬質(zhì)紙板桶包裝，內(nèi)襯塑料袋封嚴(yán)。貯存及運(yùn)輸過程中應(yīng)防止催化劑受潮、劇烈震蕩和化學(xué)污染。催化劑應(yīng)貯存于干燥通風(fēng)的倉(cāng)庫(kù)中。1.1.6、生產(chǎn)廠家1.2催化劑的裝填由于制氫生產(chǎn)過程中，幾乎都是在催化劑的作用下進(jìn)行的，因此，甲醇裂解催化劑的裝填質(zhì)量如何，直接影響到制氫裝置的生產(chǎn)。為了避免因催化劑裝填問題影響產(chǎn)品質(zhì)量、平穩(wěn)生產(chǎn)和設(shè)備使用壽命，要求在裝填催化劑時(shí)嚴(yán)格按催化劑的裝填要求進(jìn)行，把好裝填質(zhì)量關(guān)，為制氫裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。1.2.1、催化劑裝填的技術(shù)要求甲醇裂解制氫反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器，催化劑裝填應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：1.2.1.1在整個(gè)催化劑裝填過程中，要保持催化劑清潔、干燥、不受潮，要在天氣晴朗的情況下進(jìn)行催化劑的裝填工作。1.2.1.2裝填催化劑的現(xiàn)場(chǎng)和用具都必須清潔干凈。1.2.1.3擦拭反應(yīng)器各管，確保每根反應(yīng)管的清潔。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)操作人員不許攜帶任何易脫落雜物，以免掉入反應(yīng)管內(nèi)。1.2.1.4裝填前有關(guān)準(zhǔn)備工作必須完畢，用具齊全，裝填人員勞保用品穿戴符合規(guī)定要求。高空作業(yè)要系好安全帶，進(jìn)入反應(yīng)器帶好防護(hù)面具，并有專人監(jiān)護(hù)。1.2.1.5催化劑搬運(yùn)、裝填過程必須慎重，做到輕放輕裝，以防催化劑破碎，催化劑裝填操作時(shí)，催化劑下落的自由高度不得大于1m。1.2.1.6催化劑裝填前，必須經(jīng)篩選或手選，不得將破碎的催化劑裝入反應(yīng)器管內(nèi)。1.2.1.7各種催化劑的裝填必須按規(guī)定的方法和用專用工具進(jìn)行裝填。1.2.1.8必須按指定的規(guī)格、型號(hào)、裝填尺寸準(zhǔn)確裝入，并做到裝填均勻，料面平整。1.2.1.9將過篩后催化劑按一定重量裝入準(zhǔn)備好的細(xì)帆布袋，并運(yùn)至反應(yīng)器頂部平臺(tái)，逐根反應(yīng)管進(jìn)行裝填。催化劑裝填應(yīng)遵循“同高度、同重量”的原則。確保催化劑自由下落高度不得超過1米。不允許將催化劑直接從爐管頂部向下傾倒，防止落差太大造成催化劑破碎。裝填一定高度后，振動(dòng)反應(yīng)管，使催化劑床層裝填密實(shí)均勻。直至將催化劑裝滿各反應(yīng)管為止。1.2.1.10化劑裝填完畢，清理現(xiàn)場(chǎng)，確保無遺漏工具和雜物后，把好反應(yīng)器封頭。1.2.1.11各種催化劑裝填前進(jìn)裝置水、蒸汽、風(fēng)、氮、氫等線加盲板，必須關(guān)死與反應(yīng)器相連的各有關(guān)閥門，反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件安裝應(yīng)合格。1.3吸附劑的裝填在PSA系統(tǒng)強(qiáng)度檢驗(yàn)、吹掃、氣密檢驗(yàn)和單機(jī)試車完成后，即可進(jìn)行吸附劑的裝填工作。其步驟如下：1)首先確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)均處于干燥狀態(tài)。2)用干燥空氣置換所有需要裝填的吸附塔，確定無爆炸、有毒或窒息性氣體。3)吸附劑裝填前應(yīng)先檢查吸附塔下分布器，要求確認(rèn)：分布器四周滿焊，無縫隙；分布器的不銹鋼絲網(wǎng)規(guī)格無誤，安裝正確、牢固。4)選擇天氣晴朗時(shí)進(jìn)行裝填，裝填時(shí)間最好在一天中的上午九點(diǎn)至下午四點(diǎn)間進(jìn)行，因?yàn)榇藭r(shí)空氣中的相對(duì)濕度較低。5)為保證吸附劑在裝填時(shí)磨耗和破碎較少，料斗下應(yīng)裝布袋，布袋長(zhǎng)度應(yīng)保證吸附劑脫離袋口后的下落高度不大于1米。6)每裝填一層吸附劑，就應(yīng)下塔將吸附劑抹平并鋪一層不銹鋼絲網(wǎng)(直徑等于塔徑＋400mm)，裝填時(shí)上海華西化工科技有限公司的技術(shù)人員必須在場(chǎng)指導(dǎo)。7)本裝置的吸附劑裝填順序應(yīng)嚴(yán)格按照裝填規(guī)程要求操作，不可混裝、錯(cuò)裝。每種吸附劑之間用不銹鋼絲網(wǎng)隔開。8)裝填完成后，確認(rèn)上分布器絲網(wǎng)規(guī)格無誤、安裝牢固后封塔。完成吸附劑裝填工作后應(yīng)進(jìn)行二次氣密試驗(yàn)和吸附劑粉塵的吹掃，吹掃氣應(yīng)從塔底排出。處理完成后的吸附劑用干燥N2密封，壓力不低于0.1Mpa。但注意：此時(shí)必須是用深度干燥空氣或氮?dú)膺M(jìn)行氣密和吹掃。裝填注意事項(xiàng)：☆每臺(tái)設(shè)備裝填前均應(yīng)設(shè)二名專職記錄員記錄裝填量，以確保裝填無誤。☆為下塔方便，應(yīng)準(zhǔn)備軟梯?！顬榱朔乐惯M(jìn)入