CO-MO系耐硫低温变换催化剂的硫化技术的应用

樊利勋

（新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

CO-MO系耐硫低温变换催化剂的硫化技术的应用

樊利勋

（新疆中泰化学股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

介绍了耐硫变换催化剂的种类和硫化原理，论述了催化剂在硫化升温过程中的五个阶段和相应技术。

耐硫变换催化剂；硫化技术；硫化剂

Abstract：The types of sulfur-tolerant shift catalysts and the vulcanization principle were introduced.The five stages and corresponding technologies of the catalyst in the process of vulcanization were discussed.

Key words：sulfur-tolerant shift catalyst；vulcanization technology；vulcanizing agen

变换炉装填的B303Q催化剂，其主要组分为氧化钴（CoO）和三氧化钼（MoO3），在装置开车车需要对催化剂转化为硫化物才有活性，因此硫化过程是耐硫催化剂应用的关键步骤之一，催化剂硫化过程决定着催化剂的稳定性、活性和寿命，对后序生产直接影响到原材料的消耗、生产负荷、蒸汽消耗等生产指标，因此硫化过程中各项指标的控制在具有主要意义。

1 CO-MO系耐硫低温变换催化剂的硫化原理

变换催化剂硫化具体方法是以氮、氢气为载体，以二硫化碳为硫化剂，在180～200℃连续加入CS2与氢气发生氢解反应生成H2S，与CoO、MoO3反应生成CoS、MoS2。化学反应为：

VanDoornJ和BakerRTK在研究过程中发现，CS2到CH4的反应过程不是简单的按CS2+4H2CH4+2H2S反应进行的，CS2在H2的作用下，在催化剂表面上分解生成高活性的原子碳（C＊）及H2S，随着温度的升高，H2S与低价的金属氧化物进一步发生氧硫交换生成硫化物。

2 耐硫低温变换催化剂硫化过程

2.1 耐硫低温变换催化剂硫化流程

硫化过程采用二硫化碳作为硫化剂，利用压缩机循环硫化，各段串联硫化，分段强化，硫化过程中系统尽量保持低压，汽包不加水，换热器先注满水，严防蒸汽进入。

2.2 耐硫低温变换催化剂硫化五个阶段

耐硫低温变换催化剂硫化包括五个阶段，其中包括硫化准备阶段、升温期阶段、硫化期阶段、强化期阶段、降温置换阶段。

2.2.1 硫化准备阶段

（1）在装置催化剂开始硫化升温前先用氮气置换系统，置换过程中气体系统所有设备和管道不得留有任何死角，置换合格标志为系统任何取样点取样分析，样气中氧含量≤0.5%。

（2）将控温变换炉、汽包及其相关管道内的积水全部排放干净，并用氮气将控温变换炉内换热管中的水全部吹出。如无法全部吹出干净，少量的水可在升温过程让其自然蒸发干净。

2.2.2 升温阶段

（1）启动压缩机，切断去脱硫槽入口阀和放空阀，送往压缩机进口的回路阀门打开。气体开始循环后，检查电预热器及其副线的阀门开关状态是否正确（电预热器进出口阀必须确认打开，其副线关闭），确认无误后启动电预热器升温，走硫化的工艺流程。尽量保持系统常压，电加热器出口温度逐步提高最后恒定在230～250℃，此时脱毒塔除氧炉进口温度达210℃，床层温度为210℃～230℃常温。

（2）升温期间，注意气体一定要保证流动，时刻注意电加热器壁温，防止电加热器超温超压。当出现压缩机跳车而气体不能流动时，必须立即切断电加热器电源。

（3）升温过程变换系统出口气体全部返回压缩机入口循环。升温期间逐步在压缩机进口配入氢气，使循环气体中H2含量逐步提高到≥25%。

（4）在氮气升温结束前，硫化罐应按要求装填好CS2，并连接好N2瓶，升压至0.2MPa备用。2.2.3 硫化阶段

（1）待除氧反应器上段床层温度达200～220℃，循环气H2≥25%，即可开始加入CS2，用硫化罐出口流量计控制CS2加入量，保证入炉CS2浓度为5～10g/m3，开始硫化。

（2）控制电预热期出口温度200～250℃。催化剂床层温度200～300℃，时间为30～40h，待出口硫化氢≥3g/m3，可认为硫化初期结束。

（3）硫化时密切注意床层温度，通过控制电加热器加热温度、主副阀开度、CS2加入量及循环气量等来调节床层温度。

（4）硫化期间保证循环气H2含量应保证≥25%，便于CS2氢解，适当放空。2.2.4 强化阶段

变换催化剂层各点温度控制在360～400℃，恒温4～6h，同时出口H2S含量≥15g/m3，强化期结束。2.2.5 降温置换阶段

（1）强化阶段后进入降温置换阶段，控制电加热器出口温度250～260℃（降温速率≤30℃/h），待除氧反应器床层温度降至≤300℃后停止加 CS2，同时置换至出口H2S含量≤3g/m3，同时停止向循环气补充氢气。

（2）逐步调小电加热器输出功率，当各反应炉床层温度降到220～300℃时，切断除氧反应器气体，气体通过副线直接继续对主变换炉进行降温，逐步控制电加热器出口温度为120℃，直到主变换炉内催化剂温度≤120℃，主变换炉出口气体通过副线直接去冷却器。之后即可停车拆、加盲板。

3 结论

耐硫低温变换催化剂在使用前必须进行硫化才具有活性，催化剂升温硫化的好坏直接影响到投产后催化剂的活性，硫化的好坏主要受温度的控制、空速、H2浓度、H2S浓度等因素的影响，只有催化剂硫化合格了，才能避免变换系统开车时不发生变换炉床层超温事故的发生，同时有了Co-Mo 耐硫催化剂后，电石炉尾气变换制氢工艺流程得到了简化。

[1] 蒲延芳，张志华.加氢催化剂预硫化技术探讨[J].化学工程师，1996，（3）：29-31.

Application of Vulcanization Technology of CO-MO Sulfur-tolerant Low Temperature Shift Catalyst

Fan Li-xun

TQ426

B

1003–6490（2017）09–0007–01

2017–06–20

樊利勋（1980—），男，山西繁峙人，工程师，主要从事电石尾气制氢装置的技术管理工作。