KC-103耐硫变换催化剂使用说明书(双鸭山龙煤天泰)资料.pdf
昌邑凯特新材料有限公司 催化剂使用说明书 KC-103 钴钼系 CO 抗硫变换催化剂使用说明书 昌邑凯特新材料有限公司 2015 年 7 月 昌邑凯特新材料有限公司 催化剂使用说明书 目录 一、产品介绍 2 二、主要理化性能 3 三、变换反应原理 4 四、KC-103 催化剂使用条件 5 五、催化剂储运 6 六、催化剂使用方法 7 七、联系方式 121 昌邑凯特新材料有限公司 催化剂使用说明书 一、产品介绍 KC-103 催化剂是以镁铝尖晶石为载体的新一代钴钼系一氧化碳抗硫变换催化剂。 适用于以重油、渣油、沥青、煤渣、煤等为原料生产的含硫气体变换工艺，是一种宽温度（170~500℃）、宽硫（工艺气含硫量0.02（V/V））、宽水气比（0.1~1.0）的钴钼系CO抗硫变换催化剂，催化剂活性稳定性高，强度稳定性好，工业应用表明其综合性能优于国内外同类产品。催化剂中活性组分钴、钼以氧化钴、氧化钼形式存在，使用时先进行硫化，使活性金属氧化物转化为硫化物，可用含硫工艺气硫化，也可单独与硫化剂硫化。KC-103催化剂组成简单，不含对设备和人体有害的物质。 硫化过程中仅产生少量的水，随工艺气体排出，对硫化工艺和设备无害。
催化剂的使用寿命与使用条件有关，一般为 2 至 5 年。2 昌邑市凯特新材料有限公司催化剂使用说明书二、主要理化性能1.物理性能外观：氧化态呈浅绿色形状：条状尺寸mm：φ3.5～4.5×5～26 mm3堆积密度kg/m3：800抗压强度N/cm2：100（平均值）2比表面积m2/g：100（硫化前）孔容ml/g：0.28（硫化前）催化剂的形状、大小可根据用户需要进行调整。 2、化学性能 KC-103催化剂以钴、钼为活性组分，其化学组成如下： 表1 主要化学组成 组分含量%（m/m） CoO1.8MoO 37.0 添加剂 根据转化工艺加入不同的添加剂 载体 镁铝尖晶石-余量3 昌邑市凯特新材料有限公司 催化剂使用说明 三、变换反应原理 1、反应方程式及热效应 CO变换反应为可逆、等分子放热反应，随着温度的升高，化学平衡不利于向产物方向移动；也就是说从热力学角度看，温度越低，越有利于平衡向产物方向移动；从动力学角度看，温度太低，反应速度太慢。综合二者，工业上一般选择160℃～500℃的温度。 0CO＋H2O (g)CO2＋H2H 298= －41.4KJ/mol 2.平衡常数 CO变换反应的平衡常数一般可用下式表示： K =P ·P /P ·P (g)P CO2 H2 CO H2O 式中，Pi为各类气体的分压。CO变换反应为等容反应，反应前后气体体积相等。对于理想气体，该反应的平衡常数与压强无关。如果考虑气体组合物的真实性质，特别是在较高压力下的真实性质，则平衡常数与压强有关。
根据KC-103 催化剂的压力范围，建议按下式计算Kp 值： -2lnK P=5.＋4764.11/T＋0. ×102 -5-9-0 ×10 ＋0. ×10 －1.=(PH2 ·PCO2)/(PCO ·PH2O )4 昌邑市凯特新材料有限公司催化剂使用说明 四、KC-103 催化剂使用条件 1.使用温度 KC-103 催化剂的使用温度为170℃～500℃，具体使用温度根据工况而定。随着使用时间的延长，若转化率降到设计值以下，可逐步提高入口温度，使转化率保持在设计值以上，但热点温度不能超过500℃，否则会缩短催化剂的使用寿命。催化剂耐热温度为550℃。 如果热点温度超过500℃但短时间低于550℃，对催化剂的性能影响不大。2、操作压力与空速KC-103催化剂的操作压力范围较宽，一般在1.0～5.0Mpa之间，最高操作压力可达6.0Mpa。KC-103催化剂的操作空速为1000～3800h（干气），最高可达6500h（干气）。其空速的选择与工况条件及要求的出口CO含量有关。
3、毒物一般来说，KC-103催化剂具有良好的抗毒性能，但空气或氧气对硫化的KC-103催化剂的性能有破坏作用。在使用过程中，必须严格防止硫化的KC-103催化剂与空气或氧气接触，否则催化剂与氧气发生剧烈反应，放出大量的热，使温度积聚升高，导致自燃，烧毁催化剂。同时产生SO2，SO2一方面与催化剂发生反应，以硫酸盐化的方式降低催化剂的活性，另一方面腐蚀下游的生产设备。重油、渣油、沥青、煤渣部分氧化或气化过程中含有的低浓度毒物，对KC-103催化剂的性能基本没有影响，对As2O3等毒物有较高的容忍度。但较高的As2O3对催化剂的活性有影响。 例如当工艺气中砷含量较高时，必须适当增加催化剂装填量，或将部分吸附剂或保护剂装填在催化剂床层的上部。 4、工艺气中硫含量对催化剂性能的影响 KC-103催化剂兼具转化活性和有机硫加氢水解性能。通常，工艺气中的有机硫基本可以转化为无机硫，其有机硫转化能力与温度、水蒸气分压有关。KC-103催化剂只有活性组分处于硫化状态时才有活性。因此对工艺气中硫含量没有上限，但对下限有明确的要求，要求工艺气硫含量不能低于一定值，否则会发生逆硫化，催化剂失活。
因此应避免在无硫条件下操作硫化催化剂，但允许短时间蒸汽吹扫。MoS2比CoS更容易水解，催化剂中的MoS2与工艺气中H2S含量有如下平衡反应：5昌邑凯特新材料有限公司催化剂使用说明MoS2++2H2S最低允许硫含量与温度、水蒸气分压有关，温度和水蒸气分压越高，最低允许硫含量要求越高，反之亦然。一般认为，工艺气中最低硫含量不能低于理论值，才能保证催化剂处于硫化状态，有较高的活性。实际上，即使硫化氢含量低于最低允许含量，工业上常用的钴钼转化催化剂还能保留一定的活性，保留的程度与催化剂性能有关。 KC-103 催化剂由于采用了特殊的催化剂制备工艺，在低硫条件下活性降低很小，即使工艺气中硫化物含量仅为 0.02%V/V 时仍具有相当高的活性。也就是说，只要工艺气中硫化物含量为 0.02%V/V 即可使用。 五、催化剂贮存与运输 KC-103 催化剂采用纸板桶（铁桶）包装，塑料袋密封。贮存与运输应防潮、防震、防化学污染。应贮存在干燥通风的库房内。 6 昌邑市凯特新材料有限公司 催化剂使用说明 六、催化剂使用 1、催化剂的装填 1.1 装填催化剂前的条件 1.1.1 确认出口收集器金属网完好。
1.1.2热电偶保护管完好。1.1.3催化剂卸料管盲法兰已复位。1.1.4炉内清理干净，应确保转炉炉前系统彻底吹扫。1.1.5装填催化剂的临时棚已搭好。1.1.6事先清点所用陶瓷球、催化剂的数量、规格、型号，清点转炉格架、金属丝网、杂物收集器的规格、数量、材质，确认无误。1.1.7装料大铲斗、吊车、叉车已到位。1.2装料注意事项1.2.1装料前，必须事先确认陶瓷球、催化剂等的装料高度，并在炉内做好标记。1.2.2绝不能让催化剂从超过0.6m的高度自由落下。 1.2.3 设备内部工作前必须进行气体分析，确认安全后必须佩戴口罩。1.2.4 操作人员在炉内工作时，不能直接踩在催化剂上，必须在催化剂上铺木板，防止损坏。操作完毕后，必须将使用过的木板取出炉外。1.2.5 装填操作过程中，如遇下雨、下雪，必须立即停止操作，防止催化剂受潮。1.2.6 在热电偶套管周围装填时，注意不要造成高空作业。1.2.7 操作过程中，不得将异物带入炉内（铁片、纸张、烟头、泥土等）。1.2.8 应保存装填记录，包括材料的规格、型号、材质，装填的数量、高度、时间等。
1.2.9 装料前通常不需要对催化剂进行筛分，但在运输和装卸过程中，由于操作不当可能会损坏催化剂，如发现磨损或破碎时应进行筛分。 1.3 装料顺序与方法 陶瓷球装料 1.3.1 标明陶瓷球装料高度，用粉笔标记。 1.3.2 将帆布袋接在催化剂装料漏斗下面，炉内操作人员手握袋子出口，防止陶瓷球直接落到下面而破碎。 7 昌邑凯特新材料有限公司 催化剂使用说明书 1.3.3 将陶瓷球铺平，确认达到规定高度，注意应先铺50个陶瓷球，再铺25个陶瓷球。 1.3.4 催化剂排料管上也应铺陶瓷球。 1.3.5 将预制丝网正确铺在陶瓷球上，留有催化剂排料管开口。 催化剂装料 1.3.6 将催化剂装入铲斗 1.3.7 用吊车将催化剂吊至装料口，由炉窑工作人员将催化剂放入炉口预先安装好的漏斗内，再将帆布袋通过溜槽送入炉内；炉窑操作工手握布袋出口，摊铺催化剂。 1.3.8 装填一定量催化剂后（高约0.5米）停止装料，将表面铺平，装料时移动帆布袋，使催化剂平整。 1.3.9 当催化剂装料接近规定高度时，用粉笔在炉窑四周标出规定高度位置。 1.3.10 达到规定高度后，将催化剂表面铺平，在催化剂上铺放预制的金属丝网，再安装瓷球。
2、催化剂加热、硫化及开车方案3 两台预变、一台主变共装108m3催化剂，整个硫化工艺共需CS210吨。 工艺气匹配CS单程催化剂床层硫化方案2 1）条件确认 1.1确认系统具备开车条件。 1.2按操作规程确认加热工艺。 1.3确认开车加热炉各项指标正常。 2）催化剂加热 2.1气密性试验合格。 2.2按操作规程进行N置换，确保空气置换彻底。 （O含量小于0.5%表示系统置换合格）22 2.3建立氮气流量，向系统通入氮气，控制升压速度≤0.1MPa/min，系统压力升至0.3~3 0.5Mpa，调节氮气流量/h以上。2.4投入启动加热炉。3 2.5逐步提高氮气流量至/h以上。2.6调节启动加热炉出口氮气升温速率≤50℃/h，催化剂床层升温速率≤25℃/h，使催化剂床层温度达到~120℃，恒温2h。 8 昌邑市凯特新材料有限公司催化剂使用说明 2.7 催化剂床层温度达到~120℃后恒温2h，调节启动加热炉出口氮气温度，以30℃/h的升温速率将催化剂床层温度升至150℃，以25℃/h的速率升温直至床层各点温度达到220℃以上，恒温2h。
然后进行下一步硫化程序。注：硫化前必须打开喷淋，将冷凝水彻底排干。3）催化剂硫化与气体引入3.1硫磺加入地点：一般在转化器前换热器前加入硫磺。3.2加硫用的CS储罐及氮气管道，阀门随时待用。23.3取样点：在转化器进出口取样。3.1当床层温度达到220℃以上时，缓慢引入硫化原料气。先引入工艺气体-/h，降低氮气流量至~/h（不降低也可以）。调节启动加热炉出口氮气温度，维持反应器入口温度在~220℃。3.2密切观察床层温度的变化，床层与入口气体温差应控制在≤30℃。 若床层与入口气体温差低于30℃，适当增加工艺气体流量；若床层与入口气体温差高于30℃，适当降低工艺气体流量。3.3 床温稳定后，逐渐增加工艺气体量，同时适当减少氮气通量，工艺气体增加速率一般不大于3/h。3.4 随时注意分析进出口H2S含量（1次/0.5h）。3 3.5 当工艺气体达到～/h，出口HS明显增加时，可适当提高入口温度至～250℃，升温速率一般≤15℃/h。
3.6当入口温度达到~250℃时，出口气中硫含量不再继续降低而与入口硫含量基本相同，表明硫化基本完成(一般当出口硫达到入口硫的80%以上即可认为硫化完成)。3.7预转化炉硫化的同时，主转化炉同时升温，当预转化炉出口有硫化氢渗透时，应保证主转化炉床温达到220℃，此时启动主转化炉硫化。预转化炉一开一备，先将其中一台预转化炉A硫化(与主转化炉串联)。 预转化炉A硫化完成后，将预转化炉B串联在主转化炉上进行硫化。待主转化炉硫化指标合格后，标志着硫化结束。3.9硫化完成后，以10--15℃/h的速率将入口温度升至设计值，工艺气体流量和压力也相应升至设计值。 9 昌邑市凯特新材料有限公司 催化剂 使用说明，度150 温度2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 81 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 时间，h 图1 单炉催化剂加热硫化温度曲线2.52h/3 1.5MN氮气，原料气体积1流量0.500 3 6 9 2 5 8 1 4 7 0 3 6 9 2 5 81 1 1 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 时间，h 图2 催化剂加热硫化气体积曲线注：1.硫化期间，应严格控制热点温度小于320℃(硫化后期热点温度可大于320℃)，若出现超温现象，可通过减少或切断工艺气体，增加N2量，将床层冷却至250℃左右，然后再缓慢加入工艺气体，继续硫化。
2、硫化未完成前，系统压力不得超过~1.5MPa。 3、直接加入湿工艺气体进行硫化对硫化效果无影响，但注意不要带液态水。 注：图表仅供原则参考，实际开工时可根据现场具体情况及工艺条件进行调整。我们将全程参与贵公司的开工。 10 昌邑市凯特新材料有限公司 催化剂使用说明 表1 催化剂升温硫化表号 升温范围，C 升温速度，C/h 时间，h 入口硫含量（H2S+H2S），g/M31 常温 ~22 120~~22~55 220~~~57 250~348 表2 分析项目及频率 分析项目 循环气中氢气 循环气中氮气 变换炉入口氧气 变换炉出口氧气 分析要求 ≤0.5%（v） 10%（v）左右 ≤0.2%（v） 总硫 总硫 分析频率 不固定 注：硫化过程中，可根据工艺需要，随时调整分析频率及分析项目 3、催化剂操作说明 使用过程中，各反应器必须保持足够高的温度，保证高于露点温度20℃。
1）正常运行为了延长催化剂的使用寿命，正常运行时应尽量保持较低的入口温度（露点以上20℃），保持温度、压力、水/气、硫化氢浓度等操作参数稳定，减少启停次数，避免无硫运行或含量过低。操作过程中不允许瞬间大幅度降压或升压。注意各反应器的压差变化。当操作条件发生变化或操作不正常时，应注意出口CO含量的测量，必要时校正各种参数。当长期运行后催化剂活性下降，出口CO含量增加时，可逐渐少量提高入口温度，使出口CO含量保持在设计值以下。2）停车装置短时间停车时，可切断原料气，维持压力，不发生蒸汽凝结。 若较长时间停车，应降低反应器压力，通入纯氮气吹扫催化剂进行保护，防止蒸汽凝结，保持反应器压力略高于正常压力。若要将催化剂从反应器中卸出，应先用氮气将催化剂冷却至50-70℃，打开反应器顶部人孔和反应器出口的卸料阀，卸出催化剂。3）使用过的催化剂开车操作中所用的催化剂都处于硫化状态，所以绝对要避免这些催化剂与空气接触，加热这些催化剂最好的方法是用天然气或纯氮气。如果氮气中含有少量氧气，应加入适量的氢气，防止生成可能对下游设备造成腐蚀的SO2。
也可使用纯氢气提高温度，但必须考虑氢气会使催化剂脱硫，最好使用纯氮气加热催化剂。七、联系方式1、公司名称：昌邑市凯特新材料有限公司2、公司地址：山东省潍坊市昌邑（六墩）沿海经济开发区兴昌路9号3、电话：-，传真：0536-，电子邮箱：6、公司网站：7、联系人：张新堂 孙妙媛8、手机：9、邮编：