CN115924844A - 一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其包括在绝热变化炉中进行催化剂的更换时，使用旧催化剂和新催化剂的混合使用而非单纯的使用新催化剂，在稍微增加装填量的情况下能够实现催化活性的持平并且减少更换催化剂时的高温状况。
Description
技术领域
本发明属于绝热变换技术领域，具体涉及到一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法。
背景技术
常规绝热变换工艺装置中，主要反应器绝热变换炉装填新催化剂时，采用新催化剂整填方式。该装填方式在变换催化剂使用初期，由于催化剂低温活性好，活化能低，一氧化碳变换效率高，释放热量大，造成绝热变换炉催化剂床层频繁超温运行，且温度过高运行导致一氧化碳变换反应失控，装置出口一氧化碳、氢气比例失衡，导致过度放空，增加生产成本。若采取降低绝热变换炉进口粗煤气中的水气比，提高入炉温度，控制变换率，减少有效气放空，则加速新催化剂低温活性的丧失，间接缩短了催化剂的使用寿命。同时在绝热变换装置开车导气，由于变换率高、空速低，大量反应热滞留催化剂床层，一氧化碳甲烷化增加，造成绝热变换炉飞温，存在重大的安全隐患。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其包括：所述绝热变化炉，所述绝热变换炉分为上半段和下半段，所述下半段底部装填
惰性瓷球，所述
惰性瓷球上装填
惰性瓷球，
惰性瓷球3上装填旧催化剂，旧催化剂上装填新催化剂，新催化剂装填
惰性瓷球；上段底部装填新催化剂，新催化剂装填旧催化剂，旧催化剂上装填
惰性瓷球，绝热变换炉设置有进口管道、出口管道、中段进气管道。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：旧催化剂为低活性钴钼系变换催化剂。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：新催化剂为预硫化变换钴钼催化剂。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：改变绝热变换炉常规的装填方式，在下床层底部及上床层顶部装填部分经筛分品质较好的旧催化剂，并在绝热变换炉设置有进气管道，所述中段进气管道为DN450 15珞钼钢管道。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：下半段中装填的新催化剂的装填量为就催化剂的1/3～3/5。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：旧催化剂的堆密度为0.95～1.20t/m3。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：旧催化剂的破碎强度＞120N/cm。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：旧催化剂的装填量为新催化剂装填量的75％。
作为本发明所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法的一种优选方案，其中：装填过程中底部床层温度＜450℃。
本发明有益效果：本发明通过对于原料中相应原料的构成，对于对于(CaO+MgO)/Al2O3参数的控制范围的控制，通过各种含锰原料的优选使用和高比电阻还原剂的搭配使用，实现无溶剂法生产锰硅合金，达到降低渣比、提高回收率、降低冶炼电耗、提高生产效率和利润的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为发明的改造装填示意图。
图中：1为变换炉出口、2为Φ50mm瓷球、3为Φ25mm瓷球、4为催化剂、5为新催化剂、6为Φ25mm瓷球、7为变换炉中部入口、8为新催化剂、9为旧催化剂、10为Φ25mm瓷球、11为变换炉上部入口、12为绝热变换炉。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
本实施例提供了一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，如图1所示，一般的绝热变换炉包括绝热变换炉(12)，绝热变换炉(12)分为上下两段，其中下段的底部装填
惰性瓷球(2)，
惰性瓷球(2)上装填
惰性瓷球(3)，
惰性瓷球(3)上装填低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)(4)，低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)(4)上装填预硫化变换钴钼催化剂(新催化剂)(5)，预硫化变换钴钼催化剂(新催化剂)(5)装填
惰性瓷球(6)；上段底部装填预硫化变换钴钼催化剂(新催化剂)(8)，预硫化变换钴钼催化剂(新催化剂)(8)装填低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)(9)，低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)(9)上装填
惰性瓷球(10)，绝热变换炉(12)设置有进口管道(11)、出口管道(1)、中段进气管道(7)。
在实际的使用过程中，因为拥有一定活化能的旧催化剂和新催化剂属于分层装填，改变了常规绝热变换炉新催化剂整填的方式，粗煤气从绝热变换炉进口进入催化剂床层，经过旧催化剂适量反应，降低进入新催化剂反应介质浓度，减少变换率，实现对上段催化剂热点温度的控制。通过中段进气管道引气对下段催化剂床层进口工艺气进行冷激，降低反应起活温度，同时增加下段床层空速，利用下段旧催化剂层过渡反应热，有效控制下段催化剂热点温度在较低水平，达到控制催化剂床层温度和延长使用寿命的目的。
本实施例中用以机械性能的测定参照Q/0281LCH001-2019进行测定；
低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)堆密度0.85～1.10t/m3；
低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)破碎强度＞120N/cm；
低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)为
条形；
新钴钼系变换催化剂堆密度0.95～1.20t/m3；
新钴钼系变换催化剂破碎强度≥130N/cm；
新钴钼系变换催化剂为
条形；
低活性钴钼系变换催化剂(旧催化剂)活化能相较同等条件下不高于新催化剂1/2～3/4。
本实施例相较完全使用新催化剂的原方案通过适当增加装填量，以保证这个催化剂活性相同下，充分利用旧催化剂在高温下的活性潜力，实现经济利益最大化，同时旧催化剂的充分回收利用，减轻危废处理力度。新旧催化剂搭装后，在初期运行时，催化剂底部床层温度有效控制在400～440℃左右，同时在变换炉导气(接气)过程中，各床层温度超温现象明显好转(温度超温后恢复时间短，一般1分钟之内恢复正常控制范围)，且温度最高在490℃以下，满足实际生产需求。
实施例2
本实施例为先前不对于旧催化剂进行使用的实施例。
绝热变换炉分上下两段，其中下段底部装填
惰性瓷球，惰性瓷球上装填新催化剂，新催化剂上装
惰性瓷球，变换炉上段底部装填新催化剂，新催化剂上装
惰性瓷球，且上下段新催化剂装填相同，中部可进气。该装填方式的绝热变换炉，从上至下均采用活化能较低，在实际应用中受原料煤气中组分和温度影响较为明显，煤气中有效气组分较高时，可利用其低温活性在较低进口温度下使用，控制较高的水气比，但是由于其全由新催化剂装填，一氧化碳变换效率高，释放热量大，造成绝热变换炉催化剂床层频繁超温运行，新催化剂初期运行时，催化剂底部床层温度均在480℃左右，如在变换炉导气(接气)过程中，各床层温度极易出现超过550℃，根据钴钼系列催化剂的性能，当催化剂温度高于500℃时伴有催化剂烧结，且床层温度过高进口水气比不足易导致甲烷化反应，释放出大量热量，导致一氧化碳变换反应失控，装置出口一氧化碳、氢气比例失衡，导致过度放空，增加生产成本；当煤气中有效气组分较低时，通过降低绝热变换炉进口水气比，提高其进口温度才能维持较低变换率下适宜的催化剂床层温度，长期操作导致新催化剂的低温活性逐渐丧失，活化能增加，缩短了催化剂的使用寿命，且在绝热变换炉停车后，再次开车难度增加。
实施例3
原设计绝热变换炉下段催化剂底部装填
惰性瓷球，在实际的使用过程中，有较好的蓄热能力，但由于其瓷球间空隙较小，变换炉气阻较大，初期投入压差高于32KPa，不利于催化剂间变换反应热的外移，导致催化剂在使用过程中热点温度过高，长期使用后，催化剂高温板结，引起下段催化剂气体偏流，压差上涨，后期压差高于50KPa，缩短了催化剂使用寿命，系统被迫停车更换催化剂。
按照不同的新就催化剂装填量进行装填，得到的催化剂性能、温度等数据记录在表1中。
表1不同新旧催化剂装填量及性能数据
以上参数均为实际运行数据，CO变换率(活性)的测定参照行业标准(QDB标准2019)
由表1可得，对于旧催化剂的使用可以通过适量增加催化剂总量的方式实现对于催化活性的保证。
本实施例中绝热变换炉下段采用
和
两种规格惰性瓷球分段装填，保留了
惰性瓷球较好的蓄热能力，并使用
惰性瓷球增大球间空隙，降低气阻，确保较大气体流速，提高变换反应热外移效率，底层催化剂热点温度在360℃～410℃设计范围内使用，且初期投入使用压差20KPa，气体分布效果较好，缓解了原设计中催化剂床层滞热的问题，延长了催化剂的使用寿命。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述绝热变化炉(12)，所述绝热变换炉(12)分为上半段和下半段，所述下半段底部装填
惰性瓷球(2)，所述
惰性瓷球(2)上装填
惰性瓷球(3)，
惰性瓷球(3)上装填旧催化剂(4)，旧催化剂(4)上装填新催化剂(5)，新催化剂(5)装填
惰性瓷球(6)；上段底部装填新催化剂(8)，新催化剂(8)装填旧催化剂(9)，旧催化剂(9)上装填
惰性瓷球(10)，绝热变换炉(12)设置有进口管道(11)、出口管道(1)、中段进气管道(7)。
2.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述旧催化剂为低活性钴钼系变换催化剂。
3.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述新催化剂为预硫化变换钴钼催化剂。
4.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：改变绝热变换炉常规的装填方式，在下床层底部及上床层顶部装填部分经筛分品质较好的旧催化剂，并在绝热变换炉设置有进气管道(7)，所述中段进气管道(7)为DN450 15珞钼钢管道。
5.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述下半段中装填的新催化剂的装填量为就催化剂的1/3～3/5。
6.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述旧催化剂的堆密度为0.95～1.20t/m3。
7.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述旧催化剂的破碎强度＞120N/cm。
8.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述旧催化剂的装填量为新催化剂装填量的75％。
9.根据权利要求1所述的绝热变换炉新旧催化剂同时装填方法，其特征在于：所述装填过程中底部床层温度＜450℃。
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