甲烷蒸汽轉化爐管催化劑裝填總結

         陝西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司甲烷 轉化裝置採(cǎi)用一段蒸汽轉化工藝技術，脫硫淨化合格的油田氣（主要成分爲 CH4）與工藝蒸汽 在高溫、催化劑的作用下，在頂燒式轉化爐管内發生甲烷蒸汽轉化反應，生成 H2、CO、CO2的轉化氣，然後進一步合成甲醇。甲烷蒸汽轉化反應是吸熱反應，所需的熱量是通過回收其它裝 置的幾種廢氣（DCC 幹氣、MTO 幹氣、合成工段 膜分離非滲透氣、閃蒸氣）與油田燃料氣，在燒嘴處和空氣混合燃燒釋放熱量來提供。

         轉化爐是蒸汽轉化工藝的核心設備，在正常運行期間，轉化爐管的催化劑裝填的均勻和結實與否，決定瞭轉化爐的工作效率和使用壽命，即轉化爐管催化劑在裝填過程中的堆放形式十分重要。倘若催化劑在裝填過程中發生變形，堆放形成架橋或者拱橋現象，就會在催化劑顆粒之間形成無效空隙。随著(zhe)催化劑的繼續堆放，由於這種結構構架比較穩定，緻使無效空隙留存並(bìng)且很難消除。無效空隙的存在處沒有催化劑，造成甲烷轉化反應在此處的反應不充分，熱量不能按照工藝設計進行吸收，導緻此處附近的爐管管壁熱量積聚。轉化爐在正常運行期間，轉化爐管的工作溫度與其材料的冶金溫度十分接近，若是爐管管壁發生熱量積聚，當溫度超出約 10～20℃時，爐管的使用壽命會受到嚴重影響。若是無效空隙出現在催化劑集中的内部，會影響此處催化劑至管壁的溫度梯度分布，催化劑也會因熱量高而産生過熱。另外，當反應過程中的水碳比較低時，在無效空隙存在處極易發生催化劑結碳，而周圍的催化劑也會因此而失去活性，轉化爐管内也因此會出現熱帶現象[1]。因此，轉化爐管催化劑的裝填質量對轉化爐的熱效率，轉化爐管的使用壽命，産品氣的質量和甲醇産量至關重要。

1 轉化催化劑的性質 

         我公司甲烷轉化裝置採(cǎi)用某公司生産(chǎn)的催化劑，上部催化劑在上部裝填，主要成份是鉀、鋁酸鈣、氧化鎳；下部催化劑，在下部裝填，主要成份是鋁酸鈣、氧化鎳。

2 催化劑裝填 

         催化劑裝填的特點是分層(céng)裝填、分層(céng)檢查，避免轉化爐管在不同高度，所裝填的催化劑松緊程度不同，造成轉化爐管局部過熱發生。首先，均勻固定一系列的彈簧圓刷，彈簧刷子由1m的鋼絲繩連接起來，每1m連接一個彈簧刷子，爐管上固定填充漏鬥，将彈簧圓刷懸挂在漏鬥上，催化劑經過每一個彈簧刷子裝入爐管内，裝填時由兩個人配合裝填，一個人到料，一個人上下抖動鋼絲繩，在重力和拉力的相互作用下，每一類型的催化劑按照稱好的重量，沿轉化爐管中軸線垂直向下形成漏鬥，催化劑的降落速度由彈簧圓刷控制，裝填好後抽出彈簧圓刷，完成裝填。已裝好的催化劑在裝填過程中，測(cè)量每桶催化劑裝填後的高度差，保證在±20mm以内。

         裝填前需要測量轉化爐爐管空管的壓降，每根爐管進行測量3次後的平均值作爲實測值，當轉化爐管下部催化劑全部裝填完成後，進行測量催化劑床層的阻力降，對比於(yú)轉化爐整體壓降，要求偏差不超過5%，全爐催化劑裝完後所測的各爐管阻力降對比於(yú)平均阻力降之差＜10%，否則将催化劑卸除，重新裝填。裝填過程中，確(què)保每個轉化爐管壓降相同，工藝氣才能均勻分布在各個爐管，才能更好的進行甲烷轉化反應，提高甲烷轉化率，增加甲醇産量[2]。

2.1 催化劑裝填前準備 

         （1）将催化劑(jì)運送至轉化爐頂(dǐng)平台。

         （2）對每根爐管空高及内徑測(cè)量，計算轉化劑的總裝填量及單(dān)管上、下管的裝填量。

         （3）将兩種類型的催化劑分别由電子磅秤分量稱(chēng)重備(bèi)用，兩種類型的催化劑分别以每根爐管下部、上部裝填量，分小桶稱(chēng)重。

         （4）催化劑(jì)裝填記錄報(bào)表齊全，工器具齊全。

         （5）通過真空泵對每一根要進行裝填催化劑的爐管進行抽真空，目的是抽淨爐管内所有的粉塵(chén)。再用窺鏡檢查所有爐管的内部結構以及清潔程度，確(què)保均符合标準。

         （6）進行空管阻力測量。（由於(yú)當地的大氣壓每天每個時間段相差較大，在一個時間段内不能完成全部的測量，應分爲幾天測量，盡量選在每一天的某一個時間段進測量，保證測量的準確(què)性。測量完成以後，確(què)保用蓋闆蓋好每根轉化爐管口，以防雜物進入。

         （7）桶中的所有催化劑在進行裝填之前必須過篩，完全脫除催化劑中可能存在的破碎顆粒和粉末，避免帶(dài)入爐管造成轉化爐管壓降偏差大，緻使爐管在進料後發(fā)生偏流。

2.2 催化劑裝填過程 

         根據催化劑機械性能的要求，在進行裝填催化劑的過程中，嚴禁将催化劑直接到入爐管内。在裝填過程中，由使用單(dān)位專人監護，防止在裝填過程中發(fā)生漏裝、多裝等現象。

         （1）将彈(dàn)簧刷子用鋼(gāng)絲連接，每隔1m連接一隻彈(dàn)簧刷子。

         （2）在爐(lú)管口安置好裝料料鬥(dòu)。

         （3）将連接好的彈(dàn)簧刷子從(cóng)料鬥正上方口依次放下，直至爐管底部後往上提起600mm～700mm開始加料。

         （4）将稱重好的催化劑從料鬥的斜口處勻速倒入，另一人提著(zhe)系有彈簧刷子的鋼絲繩同步往上提，同時要不停的抖動鋼絲繩，目的是催化劑依次從彈簧刷子的空隙中往下落，倒料和上提的速度一定要同步，上提的時候不能停頓，倒料也不能時快時慢，一定要勻速確(què)保催化劑倒完後，彈簧圓刷底部距離催化劑面600mm的距離。

         （5）爐管的下半部分催化劑裝填結束後，測(cè)空高及阻力。確(què)認偏差無誤後裝填爐管的上半部分催化劑。

         （6）刷子裝填原則一般不需振蕩(dàng)，如達(dá)不到裝填要求值，則用振蕩(dàng)器振蕩(dàng)到規定高度。

         （7）爐管上半部分催化劑(jì)裝填和下半部分裝填要求相同。裝填結束後(hòu)按設計要求預留一定的空高。

         （8）裝填結束後可能所留空高不一緻，可用剩餘催化劑補(bǔ)平後再測(cè)全管阻力。要是全管阻力偏差不在10%之内，就需抽出重裝，裝填步序按上述要求。

3 裝催化劑劑時應注意的問題 

         （1）鋼(gāng)絲繩要系牢，不要将彈(dàn)簧刷子掉入管内。

         （2）底部彈(dàn)簧刷子在爐管中提起高度應在600 mm～700mm之間(jiān)。

         （3）催化劑裝填完畢(bì)後封閉(bì)爐管時，注意不能直接用鐵錘敲擊爐管的法蘭。

         （4）根據裝填高度和半管阻力，及時調整最末尾的彈(dàn)簧刷子的高度，若偏差太大時，該管的催化劑必須卸出進行重裝，以防催化劑破碎造成壓降偏大，確(què)保裝填質量。

         （5）催化劑裝填結束後使用吸塵(chén)機對每根爐管上部豬尾管進行吸塵(chén)處理，防止在裝填過程中豬尾管被催化劑産(chǎn)生的粉塵(chén)及催化劑顆粒進入豬尾管堵塞，結束吸塵(chén)以後，需立即封頭，以防雜物的進入。

         （6）遇到雨天時，可暫停裝填，敞開(kāi)桶裝催化劑(jì)，免得造成催化劑(jì)受潮。

         （7）若在裝填過(guò)程中，不慎有螺母和螺栓落入轉化爐管内，可用磁鐵取出，否則重新進(jìn)行裝填。

         （8）在運送催化劑途中，禁止滾(gǔn)動(dòng)桶裝催化劑，以防造成催化劑損傷。

4結語

          有效的進行和完成轉化爐管催化劑的裝填意義重大，在進行裝填的過程中的同高，同重和同床層壓降確(què)保瞭(le)催化劑的有效堆放形式，避免瞭(le)進料後的熱量積聚的發生或者偏流現象産生。確(què)保甲烷轉化有效進行，同時保護瞭(le)轉化爐管的使用壽命。

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