文档介绍：对制氢转化催化剂的影响因素分析及对策

摘要:随着加氢工艺的发展,各种制氢装置开工数量也逐年增加,轻烃水蒸气制氢装置就是其中运用较多的1 种。转化催化剂是轻烃水蒸气制氢装置的核心,造成其中毒或减少其使用寿命的因素也较多,通过对各种会对轻烃水蒸气转化催化剂造成影响的因素进行了深入的分析和探讨,为如何解决和减少此类因素对转化催化剂的损害,提供一定的技术思路。
关键词:轻烃水蒸气制氢转化催化剂影响对策
前言
近年来各种制氢装置开工运行数量不断增加,尤其是轻烃水蒸气制氢装置在已开工的各种制氢装置中占得比例较高。在日常生产中,影响轻烃水蒸气制氢装置正常运行的因素很多,破坏性也很大。转化单元作为轻烃水蒸气制氢装置的核心,各种条件的变化最直接的影响对象就是转化催化剂。本文对能够影响轻烃水蒸气制氢转化催化剂的使用效果和寿命的因素进行分析并提出相应对策(下面以洛阳石化轻烃水蒸气制氢装置为例)。
1 装置简介
制氢装置主要有原料的预加氢、原料脱毒、轻烃水蒸汽转化、中温变换、余热回收以及中变气的PSA氢气提纯、产品氢升压等部分组成。主要工艺流程见图1。
图 1 制氢装置流程
轻烃水蒸气制氢原料经预加氢、脱毒净化后,烯烃<1(v)%,无机硫、氯离子含量均≤
μg/g,防止后序转化剂的积炭,硫、氯中毒。脱硫后原料进入转化炉,经过装有转化催化剂的176 根炉管,在反应温度450~900 ℃,~ MPa,水蒸气与原料的H2O/~
6的条件下,进行转化反应,得到含氢气体70(v)%~80(v)%,甲烷3(v)%~6(v)%、CO 3(v)
%~8(v)%、CO2 10(v)%~15( v)%左右的转化气,转化气再经中温变换反应将CO进一步转化为CO2 与H2,使中变气中CO<3(v)%。中变气在温度≤45 ℃,~ MPa,进入PSA变压吸附单元, 经提纯后能得到纯度≥%、CO+ CO2≤20 μg/g的工业氢,PSA解析气作为燃料送至转化炉燃烧。
2 影响轻烃水蒸气转化的因素分析及对策
轻烃水蒸气制氢所用的转化催化剂种类较多,以洛阳石化制氢装置为例,其所使用的转化剂为齐鲁分公司研究院研制和生产的Z417/Z418型组合催化剂。Z417催化剂含有碱金属抗积炭助剂,用于转化管上段,Z418用于转化管下段。该组催化剂具有更高的转化活性和良好的抗积炭性能,异型化设计使转化剂床层阻力更低,表观活性更好,适用于干点低于180 ℃的液态烃和炼厂干气的转化。各种工艺条件的变化会对转化剂带来较大的影响,下面就可能影响轻烃水蒸气转化剂的各种因素进行深入的分析和探讨。
原料的影响
转化催化剂对原料的质量要求
作为烃类水蒸气转化制氢的原料,其所含的硫、氯、砷等杂质会对转化催化剂的活性和寿命影响非常明显。硫含量:< μg/g, μg/g;原料中的硫化物能与转化剂中的镍生成硫化镍,使转化催化剂活性下降。严重的硫中毒导致催化剂积炭、造成炉管局部过热、甚至使炉管报废。氯含量:< μg/g, μg/g;氯化物对转化催化剂的影响与硫相似。砷含量:<5 μg/g;砷中毒是不可逆的,微量的砷就会使转化剂中毒。烯烃含量:<1(v)%;烯烃极易使转化剂积炭。芳