甲醇裂解制氢装置催化剂的性能及装填方案

-149-甲醇裂解制氢装置催化剂的性能及装填方案1.1甲醇裂解催化剂性能简介本装置设计由于采用甲醇作原料，因此，选择的催化剂主要具有甲醇分解和CO变换的双重性能。甲醇裂解催化剂主要组成是金属铜为活性组份，以氧化锌为助剂。1.1.1、物理化学性能表4-1催化剂物化性质项 目指 标外 观黑色片状尺 寸，mmφ5×4~6堆比重，kg/l1.4~1.6侧压强度N/cm》100CuO%（m/m）≥401.1.2、反应原理甲醇与脱盐水按一定比例混合后，经进料泵加压进入换热器，汽化并达到要求温度后进入反应器。反应器中装填催化剂，在催化剂上，同时有两个反应发生：主反应：CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2 +49.5KJ/moL副反应：CH3OH＝CO＋2H2 +90.7KJ/moL2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O-21.90KJ/moLCO＋3H2＝CH4＋H2O -206.3KJ/moL总的甲醇蒸汽裂解制氢反应是体积增大的吸热反应，高温、低压、高水醇比有利于反应向产品气方向移动。由于催化剂具有较好的甲醇分解活性，在260℃～280℃即可使甲醇达到很高的转化率，同时高温不利于催化剂长期使用和CO变换反应进行，故选择280℃左右反应为宜。而提高操作压力可降低动力消耗，工业装置的操作压力一般仍在0.5-3.0MPa。水醇比增大虽然对平衡向目的产物生成有利，但造成装置能耗大幅度上升，故适宜的水醇比为1.2-2.0（摩尔比）。1.1.3、正常操作条件甲醇裂解制氢催化剂的适宜应用条件见表4-2。表4-2催化剂的使用条件项 目指 标反应温度，℃260~290甲醇液空速，h-10.3~1.0操作压力，MPa0.5~3.0水醇比，mol/mol1.2~2.0反应气组成，%H2COCO273~75<2.523~261.1.4、使用寿命在正常使用条件下，使用寿命2～3年1.1.5、包装及贮存催化剂采用硬质纸板桶包装，内衬塑料袋封严。贮存及运输过程中应防止催化剂受潮、剧烈震荡和化学污染。催化剂应贮存于干燥通风的仓库中。1.1.6、生产厂家1.2催化剂的装填由于制氢生产过程中，几乎都是在催化剂的作用下进行的，因此，甲醇裂解催化剂的装填质量如何，直接影响到制氢装置的生产。为了避免因催化剂装填问题影响产品质量、平稳生产和设备使用寿命，要求在装填催化剂时严格按催化剂的装填要求进行，把好装填质量关，为制氢装置的长周期平稳生产打下基础。1.2.1、催化剂装填的技术要求甲醇裂解制氢反应器为列管式反应器，催化剂装填应按如下步骤进行：1.2.1.1在整个催化剂装填过程中，要保持催化剂清洁、干燥、不受潮，要在天气晴朗的情况下进行催化剂的装填工作。1.2.1.2装填催化剂的现场和用具都必须清洁干净。1.2.1.3擦拭反应器各管，确保每根反应管的清洁。进入现场操作人员不许携带任何易脱落杂物，以免掉入反应管内。1.2.1.4装填前有关准备工作必须完毕，用具齐全，装填人员劳保用品穿戴符合规定要求。高空作业要系好安全带，进入反应器带好防护面具，并有专人监护。1.2.1.5催化剂搬运、装填过程必须慎重，做到轻放轻装，以防催化剂破碎，催化剂装填操作时，催化剂下落的自由高度不得大于1m。1.2.1.6催化剂装填前，必须经筛选或手选，不得将破碎的催化剂装入反应器管内。1.2.1.7各种催化剂的装填必须按规定的方法和用专用工具进行装填。1.2.1.8必须按指定的规格、型号、装填尺寸准确装入，并做到装填均匀，料面平整。1.2.1.9将过筛后催化剂按一定重量装入准备好的细帆布袋，并运至反应器顶部平台，逐根反应管进行装填。催化剂装填应遵循“同高度、同重量”的原则。确保催化剂自由下落高度不得超过1米。不允许将催化剂直接从炉管顶部向下倾倒，防止落差太大造成催化剂破碎。装填一定高度后，振动反应管，使催化剂床层装填密实均匀。直至将催化剂装满各反应管为止。1.2.1.10化剂装填完毕，清理现场，确保无遗漏工具和杂物后，把好反应器封头。1.2.1.11各种催化剂装填前进装置水、蒸汽、风、氮、氢等线加盲板，必须关死与反应器相连的各有关阀门，反应器内构件安装应合格。1.3吸附剂的装填在PSA系统强度检验、吹扫、气密检验和单机试车完成后，即可进行吸附剂的装填工作。其步骤如下：1)首先确认整个系统均处于干燥状态。2)用干燥空气置换所有需要装填的吸附塔，确定无爆炸、有毒或窒息性气体。3)吸附剂装填前应先检查吸附塔下分布器，要求确认：分布器四周满焊，无缝隙；分布器的不锈钢丝网规格无误，安装正确、牢固。4)选择天气晴朗时进行装填，装填时间最好在一天中的上午九点至下午四点间进行，因为此时空气中的相对湿度较低。5)为保证吸附剂在装填时磨耗和破碎较少，料斗下应装布袋，布袋长度应保证吸附剂脱离袋口后的下落高度不大于1米。6)每装填一层吸附剂，就应下塔将吸附剂抹平并铺一层不锈钢丝网(直径等于塔径＋400mm)，装填时上海华西化工科技有限公司的技术人员必须在场指导。7)本装置的吸附剂装填顺序应严格按照装填规程要求操作，不可混装、错装。每种吸附剂之间用不锈钢丝网隔开。8)装填完成后，确认上分布器丝网规格无误、安装牢固后封塔。完成吸附剂装填工作后应进行二次气密试验和吸附剂粉尘的吹扫，吹扫气应从塔底排出。处理完成后的吸附剂用干燥N2密封，压力不低于0.1Mpa。但注意：此时必须是用深度干燥空气或氮气进行气密和吹扫。装填注意事项：☆每台设备装填前均应设二名专职记录员记录装填量，以确保装填无误。☆为下塔方便，应准备软梯。☆为了防止进入