２０１２年８月 化肥工业 ５３ ＪＴ一１ Ａ／ＪＴ一１型加氢脱硫催化剂在水煤气脱硫中的应用 张策 ，邢春良 （１．山西省工业设备安装公司第三分公司 山西榆次０３０６００； ２．山西同世达煤化工集团有限公司 山西临汾０４１０００） 摘要介绍了ＪＴ一１Ａ／ＪＴ一１型加氢脱硫催化剂在国内首套无变换和脱碳系统的水煤气脱硫装置上的工业应 用情况。运行结果表明：该催化剂在较低温度、高浓度ＣＯ的环境中，对有机硫具有较高的转化率。 关键词 水煤气有机硫加氢脱硫催化剂 Ｕｓｅ ｏｆ Ｔｙｐｅ ＪＴ－１ Ａ／ＪＴ－－１ Ｈｙｄｒｏｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｇａｓ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ Ｚｈａｎｇ Ｃｅ。，Ｘｉｎｇ Ｃｈｕｎｌｉａｎｇ （１．Ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｓｈａｎｘｉ Ｙｕｃｉ ０３０６００； ２．Ｓｈａｎｘｉ Ｔｏｗｎｓｔａｒ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｓｈａｎｘｉ Ｌｉｎｆｅｎ ０４１０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｙｐｅ ＪＴ－１ Ａ／ＪＴ－１ ｈｙｄｒｏｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｗａｔｅｒ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ ｓｈｉｆｔ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｃａｔａｌｙｓｔ ｇｉｖｅｓ ａ ｈｉｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｕｌｆｕｒ ｉｎ ａｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｗａｔｅｒ ｇａｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｕｌｆｕｒ ｈｙｄｒｏｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ 山西同世达煤化工集团有限公司２００ ｋｔ／ａ甲 化，对气体中的有机硫化物、烯烃和氧具有加氢转 醇装置采用焦炉气变压吸附提氢配水煤气低压合 化能力，同时对其他微量杂质具有一定的脱除作 成甲醇工艺，工艺流程中无ＣＯ变换和脱碳系统。 用；也适用于石油馏分、天然气、油田气等原料气 水煤气经过湿法粗脱硫后加压至０．８ ＭＰａ进入 的加氢转化，对合成气或水煤气中体积分数高达 ＪＴ－ｌＡ／ＪＴ．１型加氢脱硫催化剂层后再进行湿法脱 ３７％的ＣＯ或１０％的ＣＯ：具有较强的抗结炭能 硫，然后与来自焦炉气变压吸附系统的Ｈ：混合， 力。ＪＴ．１Ａ／ＪＴ一１型加氢脱硫催化剂主要物化性能 最后经精脱硫系统将总硫体积分数控制在 及使用条件见表１。 ０．１×１０－¨。该装置自２００９年５月开车来，ＪＴ． 表１ ＪＴ一１Ａ／ＪＴ一１型加氢脱硫催化剂 １Ａ／ＪＴ．１型加氢脱硫催化剂运行良好，具有较高 主要物化性能及使用条件 活性及选择性，能满足高ＣＯ和高Ｈ：含量等条件 项 目 参数 对催化剂的要求，水煤气甲烷化及有机硫的副反 外观 应都能满足系统要求。 规格／ｍｍ 堆密度／（ｋｇ・Ｌ ） ｌ 性能特点和使用条件 点抗压碎力均值／Ｎ 磨耗率／％ ＪＴ一１ Ａ／ＪＴ．１型加氢脱硫催化剂以物性优良的 压力／ＭＰａ 温度／℃ 球状Ａ１：Ｏ 为载体，以Ｃ０．Ｎｉ—Ｍｏ为主要活性组 空速／ｈＩ１ 分；适用于水煤气、焦炉煤气、合成气等气体的净 氧含量／％（体积分数） 本文作者的联系方式：ｓｘｌｆｘｃｌ＠ｓｉｎａ．ｔｏｍ ５４ 化肥工业 第３９卷第４期 ２ 工业应用 ２．１ 工艺流程 硫槽、ＪＴ一１加氢脱硫槽，对其中的有机硫（ＣＯＳ， ｃｓ ，硫醇及噻吩等）进行加氢反应，将绝大部分 有机硫转化为无机硫；出ＪＴ．１加氢脱硫槽的气体 有机硫转化工艺流程见图１。 （３５０℃）依次通过加氢换热器ＩＩ、加氢换热器Ｉ 对原料气加热，自身温度降至１００ ｏＣ，再通过加氢 冷却器用循环水将气体冷却至４０℃，冷却后气体 进人后序湿法脱硫塔。 ２．２催化剂的装填 根据系统工艺条件及设计时有机硫的原始参 数，经模拟计算，２台ＪＴ．１Ａ预加氢脱硫槽采用双 电加热器 水煤气 水煤气 Ｊ丁－ｌ加氯脱硫槽 塔并联操作，催化剂的装填量均为１１．７ ＩＴＩ ；ＪＴ一１ 加氢脱硫槽催化剂装填量为３４．８ ｍ 。 ２．３催化剂的升温硫化 图１ 有机硫转化工艺流程 先采用ＪＴ．１ Ａ型加氢脱硫催化剂预转化水煤 气中的氧及部分有机硫，以免后序ＪＴ－１型加氢脱 催化剂硫化时采用Ｎ：升温，Ｈ：（焦炉气变压 吸附系统提氢产品气）配ＣＳ：对催化剂进行硫 硫催化剂温升过高，再用ＪＴ．１型加氢脱硫催化剂 对大部分的有机硫进行转化。为确保系统安全稳 化。硫化过程分Ｎ：循环、Ｎ 升温、配氢、加氢脱 硫催化剂硫化和预加氢脱硫催化剂硫化５个步 骤，全过程压力控制在０．３５～０．４０ ＭＰａ，气体流 量为１０ ０００～１４ ０００ ＩＴＩ ／ｈ（标态）。 升温硫化从２００９年４月１７日１７：００开始， 定运行，在ＪＴ．１Ａ预加氢脱硫槽前设置１条冷激 气管线，以调节ＪＴ．１Ａ预加氢脱硫槽最高温度。 系统设计总气量为４０ ０００ ｍ ／ｈ（标态），有机硫 质量浓度分别为ＣＯＳ￣＜３００ ｍｇ／ｍ （标态），ＣＳ ≤ ４０ ｍｇ／ｍ。（标态），硫醇≤４ ｍｇ／ｍ （标态）。 首先控制升温速率在３０℃／ｈ；４月１８日１８：００， 加氢脱硫槽温度升至２２０℃，开始恒温；２０：００，切 出预加氢脱硫槽；２２：００，加氢脱硫槽温度降至 来自压缩工序的粗脱硫后水煤气［０．８ ＭＰａ （表压），温度≤４０℃］经旋风除尘器初步除去气 体中的油污以及粉尘后，再经原料加热器加热至 ２００ ｃＣ，开始补氢，使系统压力升至０．３８ ＭＰａ，Ｈ 体积分数达到４０％；４月１９日０５：００开始加入 ５０℃进入除油器，进一步吸附脱除气体中的油 污、粉尘、冷凝水等杂质；干净气体进入加氢换热 器Ｉ、加氢换热器ＩＩ，与来自ＪＴ一１加氢脱硫槽的热 气体换热至２５０～３００℃后进入ＪＴ一１ Ａ预加氢脱 ｃＳ ，并根据催化剂床层温度及时调整ｃｓ 的加入 量及Ｈ 浓度；４月１９日２０：００，系统温度稳定在 ２２５ ｃｃ时，将预加氢脱硫槽并人系统；４月２０日 ｌ６：００，停加ｃｓ ，升温硫化结束。硫化期间累计 表２脱硫系统进、出口参数 （下转第５７页） ２０１２年８月 ：甲醇水冷器泄漏分析与制造质量控制 ５７ 量，掌握各个区域管孔尺寸范围并作记录。对尺 寸处于上限的管孔，选配外径上偏差的管子，以弥 补管子与管孔的间隙，并作标记，在胀接时应特别 以检查胀管器的质量和管材的胀接性能；同时，根 据试胀结果确定胀管器胀杆应处位置和胀管率控 制值，并标出胀杆的最终位置标记，供实际胀接时 使用。确定合适的胀管率后，用控制胀接后管子 内径的方法来控制胀管率，中心区先胀，然后放射 注意，且胀管率取上限，以保证接头质量。 ４．３ 采用先焊后胀的制造工艺 管板管孔与换热管管端的清洁程度对接头的 形地胀周边区域，以减小管板变形，降低接头残余 应力。胀接连接时，其胀接长度不应伸出管板背 面（壳程侧），换热管的胀接部分与非胀接部分应 圆滑过渡，不应有急剧的棱角。 ４．６ 严格进行压力试验和气密性试验 采用胀接前、后壳程２次试压的方法来检验 焊接质量影响很大。管板在钻孔时留在管孔周围 的油污、水分必须用高温蒸汽冲洗干净，再用压缩 空气吹于。换热管的管端应采用布砂轮抛光，去 除管端及外表面的铁锈和污物。换热管与管板装 配后，焊接前用丙酮擦洗，并在规定时间内完成焊 接，以免再次产生锈蚀而影响焊接质量。 ４．４ 采用管端与管板全自动氩弧焊 管板与换热管接头的焊接采用管端与管板全 自动氩弧焊，以确保质量稳定。施焊时，每个接头 焊２道，且第２道收弧处应盖过第１道起弧处 焊接、胀接质量。管板与管子第１遍全部焊好后， 从壳程通人０．４ ＭＰａ压缩空气进行气密性试验， 检查接头质量。试验时，压力应缓慢上升，达到规 定试验压力后保压１０ ｍｉｎ，然后降至设计压力，对 所有焊接接头和连接部位进行泄漏检查。合格 １５ ｍｍ，使起弧点与收弧点错开，保证焊角高度、 焊缝内在质量及有足够的拉脱力。 ４．５ 精心控制胀管率，严格胀管操作方法 胀接中必须保持合适的胀紧度。欠胀；不能 保证胀口的密封性；过胀，则因管壁减薄过大而导 后，焊接第２遍，表面着色检测合格后，再按要求 胀接，胀接后按相关要求进行压力试验。 ５ 结语 由于采取了优化的焊接方案和措施，确保了 致管子胀裂和管板变形。强度胀时，胀管率控制 在１．６％左右；贴胀时，控制在０．９％。具体控制 方法：根据换热管的直径、壁厚，按控制的胀管率 计算出胀接后换热管的内径值，用控制胀接后管 Ｂ 甲醇水冷器的焊接修复质量。另外，将煮蜡加 蒸汽位置由上水导淋改为回水导淋，煮蜡时甲醇 水冷器壳程无积存的冷凝液，列管及管板受热均 匀，改善了甲醇水冷器受热使用条件。经２００４年 堵漏修复后，Ｂ 水冷器在以后的检修和生产中未 发现新的漏点。由于Ｃ 甲醇水冷器在制造过程 中采取了严格的质量过程控制措施，且保证每个 控制环节和控制点得到落实，确保了产品质量。 近几年来，２台甲醇水冷器在使用中未再出现管 子内径的方法来控制胀管率。根据管板、换热管 接头的结构形式来选择胀管率的类型、滚柱长度、 位置等结构尺寸，保证胀接起始位置（管板外侧） 与焊缝有足够的距离（原则上为１５ ｍｍ），不致胀 裂接头焊缝；保证胀接不超过管板内侧，且与管板 内侧端面有３ ｍｍ距离，以防胀接过渡区管子的 应力集中。每批换热器在正式胀接前应进行试 胀，试胀管板的厚度取比产品管板厚度小５ ｍｍ， （上接第５４页） 加入的ＣＳ 为１ ６５０ Ｌ，出水７２０ ｋｇ，升温硫化总 计耗时７５ ｈ。 ２．４工业运行结果 板泄漏事故，节省了维修费用，保证了甲醇系统的 长周期、安全、稳定运行。 （收稿日期２０１２－０３．１９） 应温度下对有机硫中的ＣＯＳ具有较高的转化 率，同一温度下对ｃｓ：的转化能力较差，只能达 到５０％左右。同时，预加氢脱硫槽和加氢脱硫 自ＪＴ－１ Ａ／ＪＴ一１型加氢脱硫催化剂投人生产 运行以来，系统压力稳定在０．８ ＭＰａ左右，脱硫 系统进、出口参数见表２。 ＪＴ－１Ａ／ＪＴ－１型加氢脱硫催化剂在较低的反 槽进、出口气体成分基本无变化，甲烷化反应较 少。该催化剂在有氧存在的情况下，床层温升 较剧烈，含氧体积分数每增加０．１％，温升高达 ２０℃左右。 （收稿日期２０１１－０４．１１）
