甲醇合成催化剂交流-庄信

刘洋徐燕巧丁志毅2020年11月新能凤凰（滕州）能源有限公司

技术交流第一部分：庄信万丰简介Section1:JohnsonMattheyIntroduction第二部分：英国实验室及生产基地Section2:R&DandmanufacturesiteinUK第三部分：庄信万丰&甲醇Section3:JohnsonMatthey&Methanol第四部分：KATALCO51-系列甲醇合成催化剂Section4:KATALCO51-SeriesMethanolSynthesisCatalyst第五部分：庄信万丰服务Section5:JMService第六部分：KATALCO51-系列催化剂在新能凤凰类似装置运行经验分享Section6:KATALCO51-SeriesCatalystOperationExperienceinReferencePlant

目录

Content庄信万丰

JohnsonMatthey第一部分：庄信万丰简介Section1:JohnsonMattheyIntroductionInsertfooterhere4庄信万丰公司介绍

JohnsonMatthey-Introduction英国公司-成立于1817年，始于黄金业务 Britishcompany–formedin1817,goldassaying全球化的特殊化学品公司

Globalspecialitychemicalscompany催化剂领域的主要供应商

Majorplayerincatalystbusiness一直致力于公司可持续发展

Strategyforgrowth所有业务都基于科技和工艺技术

Abusinessbasedinscienceandtechnology伦敦金融时报指数100强企业

FTSE100listedcompany13000多名员工遍布34个国家

13000employeesin34countriesInsertfooterhere5庄信万丰公司介绍

JohnsonMatthey-Introduction6庄信万丰公司架构

DivisionalStructure清洁空气CleanAir有效自然资源EfficientNaturalResources健康Health新市场NewMarkets合成气化工工艺技术(DPT)化工化工催化剂油和气炼化净化Purification精炼铂市场开发与分销服务加工生产贵金属有色技术催化剂及对掌异构技术活性药物成分(API)生产研究用化学品电池技术新业务开发燃料电池重型车用催化剂轻型车用催化剂固定排放控制LightDutyCatalystsHeavyDutyCatalystsStationaryEmissionsControlSyngasChemicalTechnologiesChemicalsChemicalCatalystsOilandGasRefineriesRefiningPlatinumMarketingandDistributionServicesManufacturingNobleMetalsColourTechnologiesCatalystandChiralTechnologiesActivePharmaceuticalIngredient(API)ManufacturingResearchChemicalsBatteryTechnologiesNewBusinessDevelopmentFuelCells甲醛工艺技术Formaldehyde72006(Syngascatalysts)DYSON1997TracercoVertec1999199920022007ProcessTechnologiesDivision工艺技术部门有效自然资源

EfficientNaturalResourcesEfficientNaturalResourcesDivision有效自然资源部门201720132017Preciousmetalserviceandcatalyst贵金属服务及催化剂庄信万丰在英国

JMlocationsinUKJM公司总部London工艺催化剂总部Billingham

生产基地Clitheroe

JM贵金属总部Royston9PT世界各地办公室PTOfficesaroundtheworld英国UK巴林Bahrain吉隆坡（马来西亚）

KualaLumpur北京(2006年成立)Beijing德里（印度）Delhi芝加哥Chicago休斯敦Houston特立尼达岛Trinidad莫斯科MoscowAmericasMiddleEast&AfricaAsiaPacificEurope&FSU全球位置展示

Regionalpresence第二部分：英国实验室及生产基地Section2:R&DandmanufacturesiteinUKJM在生产工艺和过程控制的投入

InvestmentinManufacturing&ProcessControl先进的颗粒成型设备Advancedpelletingequipment先进的装置控制AdvancedPlantControls试验设施

LaboratoryFacilities50个试验室50laboratories制备Preparation测试Testing分析/特性描述Analytical/Characterisation30个微型反应器30microreactors全自动24/7运转Automation24/7operation数据记录/网络化管理Datalogging/Networking大多数可在室内进行设计/建造/维护

(Largely)In-HouseDesign/Build/Maintenance运行测试:长周期&放大ApplicationsTesting:LongTerm&Scale-Up市场部门支持MarketSectorsSupported:

甲醇Methanol

氢气Hydrogen

合成氨Ammonia

气变液GTL客户装置模拟-15个专注团队CustomerPlantSimulation–15dedicatedunits催化剂测试大厅

CatalystTestHall生产科技中心

ManufacturingScienceCentre致力于放大Dedicatedtoscale-up用户试验数量Customertrialquantities1kg1te新工艺技术NewTechnology新产品/领域NewProducts/Areas高EHS标准HighEHSstandards零排放“zero”effluent研发&技术员工(+生产员工)R&TStaff(+productionstaff)化学家,化学工程师,材料科学家

Chemists,ChemEng,MatScience20个灵活的团队20flexibleunits将试验室引入客户现场Takethelabtothecustomer侧线试验

SidestreamTesting催化剂英国生产基地

UKmanufacturingsite第三部分：庄信万丰&甲醇Section3:JohnsonMatthey&Methanol庄信万丰与甲醇

JohnsonMattheyandMethanol1923-BASF提出了甲醇的催化工艺FirstcatalyticprocessformethanolintroducedbyBASF1966-ICI推出了基于Cu/ZnO催化剂（51-1）的低压甲醇合成工艺ICIintroducesLPMeOHprocessbasedonCu/ZnOcatalyst(51-1)在Billingham建立了600吨/天的工业化装置600te/dayplantbuiltatBillingham1967-首次签订了许可证协议Firstlicenceagreementssigned1970-首个许可证装置开车Firstlicensedplantcommissioned1992-推出了ARC反应器ARCreactorintroduced2002-收购ICI的Synetix催化剂业务JMacquiredSynetixcatalystbusinessfromICI2006-收购戴维工艺技术公司（DPT）JMacquiredDavyProcessTechnology(DPT)神华包头180万吨/年甲醇

ShenhuaBaotou1800KtaMethanol世界首个特大的煤头甲醇装置于2010年7月投产，于2011年4月顺利通过性能测试。TheworldfistoversizebasedmethanolplantcommissionedinJuly2010andpassedperformancetestsuccessfullyinApril2011.20China中国FSUEU欧洲MEA中东亚APAC/India印度NAmerica北美SAmerica南美Source:KCISJan16

全球甲醇催化剂份额，所有催化剂总市场数量~57,158m3

庄信万丰在中国

JohnsonMattheyinChina甲醇设计产能>5500T/D神华包头神华榆林宁夏宝丰二期神华宁煤SABIC中煤榆林一期久泰能源陕西延长石油靖边一期青海矿业陕西延长石油靖二期中煤榆林二期神华新疆宁夏宝丰三期陕西延长延安宁夏宝丰图克5*240万吨装置内蒙古荣信化工国内其他甲醇>5000T/D大唐多伦中天合创二期

神华宁煤

中天合创一期

中安联合

庄信万丰在中国

JohnsonMattheyinChina序号名称数量/m3使用JM催化剂日期1兖州煤业榆林能化有限公司二期90万吨甲醇装置116.82019年10月2鄂尔多斯昊华国泰40万吨甲醇装置63.02015年8月3兖矿国宏化工68万吨甲醇装置75.82012年1月2016年6月2019年9月4兖矿鲁南化工30万吨甲醇装置54.02013年4月2017年4月5内蒙古易高煤化30万吨甲醇装置42.72013年8月2016年8月2018年10月6南京诚志化工30万吨一期甲醇装置51.52010年10月2014年9月2018年6月7南京诚志化工30万吨二期甲醇装置51.02015年5月庄信万丰在中国

JohnsonMattheyinChina8沧州中铁装备制造20万吨甲醇装置39.02011年8月2015年5月2019年10月9江苏索普化工60万吨甲醇装置78.02009年10月2012年5月2016年7月10陕西黄陵煤化工有限公司30万吨甲醇装置39.02012年6月2017年6月11陕西延长石油兴化化工30万吨甲醇装置54.02011年1月2019年10月12府谷奥维乾元30万吨甲醇装置43.02017年6月第四部分：KATALCO51-系列甲醇合成催化剂Section4:KATALCO51-SeriesMethanolSynthesisCatalystKATALCO51系列催化剂设计标准

DesignCriteriaforKATALCO51SeriesCatalysts

高活性并且稳定High,stableactivity抗失活性Resistancetodeactivation低副产物Lowby-productmake运行过程中高强度Highstrengthinoperation催化剂活性

CatalystHighactivity氧化铜含量高达64%------典型化学组成

CuO/ZnO/Al2O3:64%/24%/10%铜含量高：催化剂典型堆密度约为1200/1400~1600kg/m3-------单位体积有效组分数量多铜在载体上分散性好：添加专利活性组分氧化镁（专利号EP0217513）典型操作条件：反应压力Pressure：30~110bar活性温度ActiveTemp.:150~320degC操作温度OperatingTemp.:190~320degC正常空速NormalS.V.：8000~14000h-1最大空速Max.S.V.：16000~17000h-1还原时间ReductionTime：36～48

h催化剂载体优秀的微孔结构：出色的外扩散及内扩散特性催化剂活性—镁的影响

CatalystHighActivity—MgO催化剂活性—镁的影响:有效控制铜相态的增长

CatalystHighactivity—MgO添加镁能提高20%的铜表面积JM的专利技术在催化剂制造过程中，镁能控制含铜相态的增长提高了低温下的选择性

铜微晶孔隙–就像路网一样新能凤凰装置现场但实际上要比这更复杂超过50nm的孔隙称为巨孔（高速路）孔隙如中间体大小称为中孔（国道）不超过2nm的孔隙称为微孔（省道，乡村小路）催化剂活性—镁的影响

CatalystHighactivity—MgOReactantsin反应物进Productsout产物出Bulkflow主体流动Externaldiffusion外部扩散

/Simple简化Morecomplex更复杂Reactants反应物Products产物Porediffusion孔隙扩散催化剂失活模型

CatalystDeactivationModel烧结

SinteringCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuThermalsintering热烧结CumoleculesmigrateandjoinotherCuparticlestomakebiggerparticlesbutwithasmallersurfacearea铜分子迁移并与其它铜颗粒结合形成更大的颗粒，使得铜比表面积减小烧结

Sintering铜基催化剂的热烧结是不可避免的热烧结速度取决于温度和催化剂内部结构运行温度越高，热烧结速率越快CuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuMgO的加入有助于生成更小的最初微晶粒它还有助于保持晶粒分散，从而防止烧结，保持催化剂的活性更加稳定的目的中毒

Poisoning选择性

Selectivity选择性是指催化剂促使主反应相对副反应更容易发生的能力Selectivityistheabilityofacatalysttofavorthedesirablereactionsovertheundesirablereactions.副产物生成导致工艺气中的氢气损失By-productformationcauseslossofhydrogenfromprocess副产物生成导致在精馏中的产品损失

By-productformationresultsinlossofproductindistillation51系列催化剂选择性高于99.9%51seriescatalystsshowselectivityof>99.9%运行过程中高强度

Highstrengthinoperation0.50.81.01.31.50612182430Timeonline(months)NormalisedPressureDrop(bar)KATALCO51系列甲醇合成催化剂质地坚硬。不同型号的新鲜的KATALCO51系列催化剂轴向抗压强度涵盖80kgf~170kgf(1kgf=9.8N)，以满足不同工艺需求。第五部分：庄信万丰服务Section5:JMService世界一流的技术服务由英国工艺设计专家为每一位客户建立专业的Hysys模型，对装置运行状况进行评估对合成塔等核心设备，模型可以精确设定内构件参数，优化模拟结果庄信万丰服务

Johnson