[发明专利]粉煤气化装置开车前CO耐硫变换催化剂活化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及到与配套SHELL粉煤气化装置开车前CO耐硫变换催化剂活化工艺。

背景技术

与SHELL粉煤气化工艺相配套的一氧化碳耐硫变换流程主要有高水气比工艺、低水气比工艺及低水气比串高水气比工艺。由于SHELL粉煤气化工艺生产的粗煤气中CO含量高达60%~65%，如果利用该粗煤气来生产合成氨，由于变换装置出口CO含量要求控制在0.4%左右，因此，无论变换装置选用哪种工艺，一般至少需要4台变换炉。

新装填的一氧化碳耐硫变换催化剂活性组份呈氧化态（CoO、MoO₃），催化活性很低，需要进行硫化，变成硫化态（CoS、MoS₂）后才具备良好的活性。其活化机理如下：

目前，一氧化碳耐硫变换催化剂的活化方式主要有两种，在线硫化和循环硫化。在线硫化是利用工艺气对催化剂进行硫化，即工艺气一次性流经催化剂床层，对催化剂进行硫化，放空去火炬燃烧。在线硫化虽然可以减少一台循环气压缩机，但在线硫化的成本高，对环境污染大。循环硫化方式虽然需要增加一台循环气压缩机，但不受上游单元开工、运行情况的影响，操作上灵活，开车成本远低于在线硫化。

与SHELL粉煤气化工艺相配套的一氧化碳耐硫变换工艺由于变换炉数量较多，催化剂装填量大，若采用传统的循环硫化方式，将所有变换炉串联在一起同时升温硫化，则系统压降大，床层升温不宜控制，硫化时间长，开车费用高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种与SHELL粉煤气化工艺相配套的粉煤气化装置开车前CO耐硫变换催化剂活化工艺，其能够将所有变换炉串联在一起同时进行升温硫化活化催化剂，也可以对其中的任何一台变换炉单独进行升温硫化活化催化剂，从而有效缩短催化剂的硫化时间，降低开车费用，缩短开车时间。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该粉煤气化装置开车前CO耐硫变换催化剂活化工艺，其特征在于包括下述步骤：

（1）对催化剂床层进行升温：

首先将氮气经压缩机压缩升压至0.6~1.0MPa后送去加热器换热至220~300℃，然后依次流经相互串联的预变换炉、第一变换炉、第二变换炉和第三变换炉，对这些变换炉进行加热升温；出第三变换炉的气体经气液分离后返回所述的压缩机，升压后经加热器加热至220~300℃在系统中循环使用；

当预变换炉升温至200～220℃时，关闭预变换炉的进口阀门，将预变换炉从系统中切出；此时，由所述加热器送来的氮气直接进入第一变换炉，然后依次流经第二变换炉和第三变换炉，对第一变换炉、第二变换炉和第三变换炉进行加热升温；出第三变换炉的气体经气液分离后返回所述的压缩机，升压后经加热器加热至220~300℃在系统中循环使用；

当第一变换炉升温至200～220℃时，关闭第一变换炉的进口阀门，将第一变换炉从系统中切出；此时，由所述加热器送来的氮气直接依次进入第二变换炉和第三变换炉，对第二变换炉和第三变换炉进行加热升温；出第三变换炉的气体经气液分离后返回所述的压缩机，升压后经加热器加热至220~300℃在系统中循环使用；

当第二变换炉升温至200～220℃时，关闭第二变换炉的进口阀门，将第二变换炉从系统中切出；此时，由所述加热器送来的氮气直接进入第三变换炉，对第三变换炉进行加热升温；出第三变换炉的气体经气液分离后返回所述的压缩机，升压后经加热器加热至220~300℃在系统中循环使用；

（2）催化剂活化

至第三变换炉升温至200～220℃时，打开上述各变换炉的进口阀门，在所述压缩机入口处向循环气中补充氢气，经压缩机压缩升压至0.6~1.0MPa后进入所述加热器加热至220~300℃后出加热器，在加热器出口处向循环气体中加入硫化剂；控制循环回路中氢气的体积浓度为10%~20%，H₂S的体积浓度为1500～3000ppm；

混合了氢气和硫化剂的循环气首先进入预变换炉，对预变换炉内的催化剂进行活化，活化后的循环气从预变换炉排出后依次进入第一变换炉、第二变换炉和第三变换炉，对第一变换炉、第二变换炉和第三变换炉进行轻度活化；