Z111型甲烷蒸汽转化催化剂应用小结
（齐齐哈尔 黑化集团有限公司 杨瑾 161041）
我公司硝铵厂合成氨系统是以焦化厂副产焦炉气为原料生产合成氨，设计生产能力为55Kt/a,经过技术改造，现已生产能力达到65Kt/a。其中转化工段为两段转化，一段转化炉为方箱炉，内有Cr25Ni20合金钢转化炉管85根，内装催化剂为8.84m 3。。一段转化炉自投产以来使用过Z102型、Z111型与CN-16型组合以及Z118-4y 型与Z118-5y 型组合三种形式的甲烷蒸汽转化催化剂。从 2007年9月起至2011年7月，我生产系统使用了四川天一科技股份有限公司生产的Z111-6YQ 及CN-16型甲烷蒸汽转化催化剂，该炉催化剂在使用效果上较好，是我们这套装置投产以来，使用年限最长的一炉催化剂。现将该炉催化剂使用情况、阻力降、抗析炭情况总结如下。
一、催化剂的装填及升温还原 1催化剂的装填
一段转化催化剂装填时，采用Z111-6YQ 型与CN-16型组合。Z111-6YQ 型小尺寸催化剂用在上部，这样可以强化传热，也可增大活性，下部用CN-16型大尺寸催化剂，因为越往下则反应气体积越大、产生阻力也越显著，所以下部采用较大尺寸以适应阻力的要求。同时Z111型催化剂是低水碳比催化剂，有较好的抗析炭能力。
每根炉管内装填Z111型0.042t ，CN-16型0.059t ，共装填8.65t 催化剂。共计8.84m 3
装填前，对85根炉管猪尾管花板逐一检查，清理堵塞现象。测空管压差，如有压差大于平均值5%的要查找原因。催化剂用布袋装填，确保催化剂自由下落高度≯0.5m ，每根炉管分段震荡，要特别注意，每根装填量相同，如果炉管变形较大时，会出现高度不一致，可能出现架桥现象，注意处理。装填后测量实管压差，本炉催化剂，空管压差与实管压差均符合方案要求的每根炉管压差均在平均值的3%-5%之间。 2催化剂的还原
还原时注意事项：
1、还原期间水碳比初始可控制5—7左右，以后随着还原的进行和结束逐步调节正常 2、还原压力：0.2—0.7Mp （表压）
3、加蒸汽前必须将入蒸汽管内积水排净 4、还原时间不少于8小时
另外，根据在运行后每次开车过程中，我们总结出，配氢温度在650℃最佳，不要太高，因为假如温度较高配氢后一段炉出口温度极易超标，当然这是针对我们这套系统要求的一段炉出口温度高限为740℃的指标要求。 二、催化剂的使用
1、使用初期：
本炉催化剂在还原结束后，系统刚开始加量，生产负荷较小的生产情况下，出现了一段炉出口温度在670℃，循环氢在72﹪左右，偏高（我们这套装置循环氢在64-68﹪产量较佳），同时二段炉出口温度在910℃和以往相比，也偏高，根据以往使用Z102型催化剂的经验，在这种生产负荷下新催化剂温度一般在670℃左右，相应的二段炉温度与循环氢指标较好，出现这种情况后，我们以为循环氢表出现故障，指示偏高，但经过检查后，确认不是仪表问题，经大家研究认为是新型催化剂活性较好，故在负荷较少时一段炉出口温度可适当控制低一些，于是将一段炉出口温度降至660℃-665℃，循环氢无法向下调节的问题迎刃而解。由此可见Z111-6YQ 及CN-16型甲烷蒸汽转化催化剂转化率明显优于Z102型。通过正常生产时的工艺指标列出的下表，可较直观得出此结论
2、运行情况
本炉催化剂自2007年9月投入使用至2011年7月，是我们这套装置运行以来，使用年限最长的一炉。在此之前，我分厂合成氨系统生产可以分两个阶段，第一阶段为年产合成氨55Kt/a左右，一段转化催化剂为Z102 型，使用年限为三年，第二阶段为年产合成氨65Kt/a左右，Z102 型催化剂，共用两炉，使用年限分别为两年、一年。其中使用一年是因为，催化剂硫中毒，炉管出现花斑，催化剂出现析炭现象。在生产负荷大的生产情况下将Z111型与CN-16型组合与Z102型对比，最明显的是一段炉出口温度低，一段炉出口甲烷低。本炉催化剂使用至第四年，由于炉管有泄漏现象，共掐死9根炉管，出口甲烷也在8.2—9. 2﹪（指标为9.4﹪）之间，从未出现过超标现象。且从卸出的催化剂观查无析炭现象发生。这四年的合成氨产量分别为65Kt/a、65Kt/a、65Kt/a、60Kt/a。 二、阻力降情况
在同样的生产负荷下将Z111型与CN-16型组合与Z102型对比，Z102型最初阻力降为0.2Mpa ，使用末期阻力降为0.23Mpa ，Z111型与CN-16型组合最初阻力降为0.19Mpa ，掐死9根炉管后阻力降最高为0.23MPa 。在无炉管掐死前阻力降始终在0.19—0.21之间，无太大变化，较为稳定。阻力降相对低应该主要有两方面的原因：一是催化剂的组合方式较合理; 二是该催化剂的多孔圆柱花板状，使该催化剂具有较好的强度，在压力波动大时，催化剂不会产生太多粉尘，因此阻力降不会有太大增长。同时，催化剂抗析炭能力较强，也是阻力稳定的原因之一。
三、催化剂的析炭情况
我合成氨工段自经过几项技术改造后，产量提高了20%以上，但伴随产量增长，催化剂的使用寿命均较增产前要短，尤其是一段转化催化剂，在生产中最大的变化是，一段炉出口温度有所提高，一段出口甲烷增高，同时由于脱硫工段的原因，即使保障水碳比在指标范围内，催化剂还是会有析炭现象发生，但采用Z111型与CN-16型组合并未出现析炭现象，这是因为催化剂的化学组成中添加了稀土氧化物助剂， 使催化剂的抗析碳性能大幅度提高。这无形中也提高了催化剂使用年限。使用一年的Z102型催化剂就是因为出现硫中毒后，发生析炭，即使在烧炭后，阻力降也逐渐上涨，最高涨至0.3Mpa ，导致催化剂仅使用一年。同时还出现了十一根炉管裂漏现象。
四、结论
1、 根据生产实践采用Z111-6YQ 型与CN-16型组合的甲烷蒸汽转化催化剂能够适应产量增
加后的生产负荷。
2、 在使用过程中，由于其活性较好，转化率较好，生产中一段炉出口温度较低，也就使转
化炉管外壁温度相对较低，有助于提高一段转化炉管的使用寿命。 3、 Z111型与CN-16型催化剂抗析炭能力较强。 4、 采用Z111型与CN-16型组合阻力相对较低。
由于作者晋职称急需论文，故请贵杂志社能较早给作者审稿意见，谢谢了。
作者简介:杨瑾 女 工程师 黑龙江五大连池人 多年从事气体净化工作，现从事硝铵系统技术工作。
作者联系地址：黑龙江齐齐哈尔富拉尔基区黑化集团有限公司硝铵厂 作者电话：[1**********]
Z111型甲烷蒸汽转化催化剂应用小结
（齐齐哈尔 黑化集团有限公司 杨瑾 161041）
我公司硝铵厂合成氨系统是以焦化厂副产焦炉气为原料生产合成氨，设计生产能力为55Kt/a,经过技术改造，现已生产能力达到65Kt/a。其中转化工段为两段转化，一段转化炉为方箱炉，内有Cr25Ni20合金钢转化炉管85根，内装催化剂为8.84m 3。。一段转化炉自投产以来使用过Z102型、Z111型与CN-16型组合以及Z118-4y 型与Z118-5y 型组合三种形式的甲烷蒸汽转化催化剂。从 2007年9月起至2011年7月，我生产系统使用了四川天一科技股份有限公司生产的Z111-6YQ 及CN-16型甲烷蒸汽转化催化剂，该炉催化剂在使用效果上较好，是我们这套装置投产以来，使用年限最长的一炉催化剂。现将该炉催化剂使用情况、阻力降、抗析炭情况总结如下。
一、催化剂的装填及升温还原 1催化剂的装填
一段转化催化剂装填时，采用Z111-6YQ 型与CN-16型组合。Z111-6YQ 型小尺寸催化剂用在上部，这样可以强化传热，也可增大活性，下部用CN-16型大尺寸催化剂，因为越往下则反应气体积越大、产生阻力也越显著，所以下部采用较大尺寸以适应阻力的要求。同时Z111型催化剂是低水碳比催化剂，有较好的抗析炭能力。
每根炉管内装填Z111型0.042t ，CN-16型0.059t ，共装填8.65t 催化剂。共计8.84m 3
装填前，对85根炉管猪尾管花板逐一检查，清理堵塞现象。测空管压差，如有压差大于平均值5%的要查找原因。催化剂用布袋装填，确保催化剂自由下落高度≯0.5m ，每根炉管分段震荡，要特别注意，每根装填量相同，如果炉管变形较大时，会出现高度不一致，可能出现架桥现象，注意处理。装填后测量实管压差，本炉催化剂，空管压差与实管压差均符合方案要求的每根炉管压差均在平均值的3%-5%之间。 2催化剂的还原
还原时注意事项：
1、还原期间水碳比初始可控制5—7左右，以后随着还原的进行和结束逐步调节正常 2、还原压力：0.2—0.7Mp （表压）
3、加蒸汽前必须将入蒸汽管内积水排净 4、还原时间不少于8小时
另外，根据在运行后每次开车过程中，我们总结出，配氢温度在650℃最佳，不要太高，因为假如温度较高配氢后一段炉出口温度极易超标，当然这是针对我们这套系统要求的一段炉出口温度高限为740℃的指标要求。 二、催化剂的使用
1、使用初期：
本炉催化剂在还原结束后，系统刚开始加量，生产负荷较小的生产情况下，出现了一段炉出口温度在670℃，循环氢在72﹪左右，偏高（我们这套装置循环氢在64-68﹪产量较佳），同时二段炉出口温度在910℃和以往相比，也偏高，根据以往使用Z102型催化剂的经验，在这种生产负荷下新催化剂温度一般在670℃左右，相应的二段炉温度与循环氢指标较好，出现这种情况后，我们以为循环氢表出现故障，指示偏高，但经过检查后，确认不是仪表问题，经大家研究认为是新型催化剂活性较好，故在负荷较少时一段炉出口温度可适当控制低一些，于是将一段炉出口温度降至660℃-665℃，循环氢无法向下调节的问题迎刃而解。由此可见Z111-6YQ 及CN-16型甲烷蒸汽转化催化剂转化率明显优于Z102型。通过正常生产时的工艺指标列出的下表，可较直观得出此结论
2、运行情况
本炉催化剂自2007年9月投入使用至2011年7月，是我们这套装置运行以来，使用年限最长的一炉。在此之前，我分厂合成氨系统生产可以分两个阶段，第一阶段为年产合成氨55Kt/a左右，一段转化催化剂为Z102 型，使用年限为三年，第二阶段为年产合成氨65Kt/a左右，Z102 型催化剂，共用两炉，使用年限分别为两年、一年。其中使用一年是因为，催化剂硫中毒，炉管出现花斑，催化剂出现析炭现象。在生产负荷大的生产情况下将Z111型与CN-16型组合与Z102型对比，最明显的是一段炉出口温度低，一段炉出口甲烷低。本炉催化剂使用至第四年，由于炉管有泄漏现象，共掐死9根炉管，出口甲烷也在8.2—9. 2﹪（指标为9.4﹪）之间，从未出现过超标现象。且从卸出的催化剂观查无析炭现象发生。这四年的合成氨产量分别为65Kt/a、65Kt/a、65Kt/a、60Kt/a。 二、阻力降情况
在同样的生产负荷下将Z111型与CN-16型组合与Z102型对比，Z102型最初阻力降为0.2Mpa ，使用末期阻力降为0.23Mpa ，Z111型与CN-16型组合最初阻力降为0.19Mpa ，掐死9根炉管后阻力降最高为0.23MPa 。在无炉管掐死前阻力降始终在0.19—0.21之间，无太大变化，较为稳定。阻力降相对低应该主要有两方面的原因：一是催化剂的组合方式较合理; 二是该催化剂的多孔圆柱花板状，使该催化剂具有较好的强度，在压力波动大时，催化剂不会产生太多粉尘，因此阻力降不会有太大增长。同时，催化剂抗析炭能力较强，也是阻力稳定的原因之一。
三、催化剂的析炭情况
我合成氨工段自经过几项技术改造后，产量提高了20%以上，但伴随产量增长，催化剂的使用寿命均较增产前要短，尤其是一段转化催化剂，在生产中最大的变化是，一段炉出口温度有所提高，一段出口甲烷增高，同时由于脱硫工段的原因，即使保障水碳比在指标范围内，催化剂还是会有析炭现象发生，但采用Z111型与CN-16型组合并未出现析炭现象，这是因为催化剂的化学组成中添加了稀土氧化物助剂， 使催化剂的抗析碳性能大幅度提高。这无形中也提高了催化剂使用年限。使用一年的Z102型催化剂就是因为出现硫中毒后，发生析炭，即使在烧炭后，阻力降也逐渐上涨，最高涨至0.3Mpa ，导致催化剂仅使用一年。同时还出现了十一根炉管裂漏现象。
四、结论
1、 根据生产实践采用Z111-6YQ 型与CN-16型组合的甲烷蒸汽转化催化剂能够适应产量增
加后的生产负荷。
2、 在使用过程中，由于其活性较好，转化率较好，生产中一段炉出口温度较低，也就使转
化炉管外壁温度相对较低，有助于提高一段转化炉管的使用寿命。 3、 Z111型与CN-16型催化剂抗析炭能力较强。 4、 采用Z111型与CN-16型组合阻力相对较低。
由于作者晋职称急需论文，故请贵杂志社能较早给作者审稿意见，谢谢了。
作者简介:杨瑾 女 工程师 黑龙江五大连池人 多年从事气体净化工作，现从事硝铵系统技术工作。
作者联系地址：黑龙江齐齐哈尔富拉尔基区黑化集团有限公司硝铵厂 作者电话：[1**********]