S-300型氨合成塔催化剂卸装应用.pdf

总第2 1 3 期2023年第8 期专题讨论摘要：介绍了S300型氨合成塔催化剂卸装、内件拆装过程的安全、质量管理措施。针对氨合成塔在催化剂卸料过程中因催化剂遇到空气发生氧化，床层温度升高，导致损坏合成塔内件问题及氮气环境下装卸剂，引起人员中毒室息、着火等意外事件问题。提出氨合成塔卸装过程中可行的质量、安全管理措施，确保催化剂高效、优质、稳定运行。关键词：催化剂；合成气；氨净值；合成塔；管理措施中图分类号：TQ053.50引言贵州天福化工有限责任公司以贵州丰富的煤炭资源为原燃料，采用世界先进干粉粉煤加压气化技术、高水气比变换工艺、低温甲醇洗脱硫脱碳、分子筛及液氮洗气体精制、低压氨合成、中压甲醇合成等技术，建成年产3 0 万t合成氨、2 5万t甲醇、1 5万t二甲醚等项目，该套装置于2 0 1 0 年建设完成，1 0 月一次投料试车成功。氨合成塔采用的是丹麦托普索公司S-300径向流反应器。S-300型氨合成塔总高23.33m，直径2.5m，内件质量54t，总体结构为3 层，层间换热形式。根据结构形式，从上至下包括：1 床层触媒框、1 床层换热器、冷激气软管、2 床层触媒框、2床层换热器、3 床层触媒框、中心管7 部分。1工艺流程(图1)简述液氮洗洗涤合格的合成气与氨闪蒸罐的闪蒸气混合经合成气压缩机做功，再与循环气混合进人三段做功后进入热交换器，在热交换器里新鲜合成气与中压锅炉水换热后分3 路进入合成塔。第一路合成气由A1、A 2 人口进入，气体沿合成塔外筒与触媒筐间的环隙自下而上进入合成塔顶部管口，气体通过第一床间换热器中心管进入换热器底部管板，向上进人管程，冷却一床出口反应气，控制进入第二床层反应气温度。另一路合成气从塔底部中心管口经A3人口进入，经中心管进入第二床间换热器底部管板，向上进入管程，冷却二床出口反应气，控制进入第三床的反应气温度。第三路由塔顶冷激口A4进人，在合成塔顶部管内与来自两个床间换热器管程的两股气体混合，冷激气用来控制第一床催化剂进口合成气的温度。混合后的气体径向通过各催化剂床层进行反应，反应后的气体经中心管B口流出。反应释放的热量经高压锅炉水预热器、中压锅炉给水预热器换热回收后,再经过冷交换器,第一氨冷器、第二氨冷器冷却至0,在氨分离器分离液氨和未反应工艺气，底部液氨进入氨闪蒸槽闪蒸回收氢气和氮气，底部成品液氨收稿日期：2 0 2 3-0 3-1 5作者简介：万棋棋，男，1 9 8 7 年出生，毕业于北京化工大学，本科，助理工程师，研究方向为煤化工。山西化工Shanxi Chemical IndustryS-300型氨合成塔催化剂卸装应用万棋棋，袁仁华（贵州天福化工有限责任公司，贵州福泉550 50 1）文献标识码：A中压锅炉回水高压锅炉回水开工加热炉高压锅炉给水中压锅炉给水新鲜气输送至储罐储存。2氨合成工艺特点2.1优点1)进入氨合成塔的合成气先经过外筒与内筒的环隙，减少向外筒散热，外筒只承受高压，不承受高温，可以采用低合金钢制作。内件虽在高温下工作，但只承受环隙气体与内件气流的压差，因此只承受高温，不承受高压，可以采用不锈钢制作；2)操作灵活,能通过床层入口控制阀开度控制各床层的热点温度，接近最适宜温度曲线，出口氨净值高；3)采用径向流和层间换热形式，合理回收热量，转换率高，产量大；4)催化剂颗粒为1.5 3 mm，能有效减小气体通过触媒框的阻力，节省压缩机蒸汽消耗 1 2.2缺点1)氨合成塔催化剂更换周期长，需用1 50 t大型起重设备装卸内件；2)氨合成塔安装高度较高，更换催化剂时,存在交叉作业，可能引起机械伤害、起重伤害、中毒室息等事故；3)合成气为径向流动，其流动截面和气量速度不断变化，可能引起工艺气偏流现象，影响催化剂利用率；Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.024文章编号：1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 0 6 5-0 2R04501合诚出编机图1 合成氢工艺流程简图:0Sto热交换器循环气SOStO-E-04504水冷器文换器LOStO-3E-04506第第二氨冷器高压分离器TOsto-SS-04502低压分离器液氨产品山西化工第43 卷4)氨合成塔内件与内筒间隙小,要求安装精确度高 2 。3氨合成催化剂卸出及内件拆除顺序主要流程(见图2)4氨合成催化剂装填及内件安装顺序主要流程（见图3)拆除顶部吊出顶部螺栓大盖吊二床层卸二床层触媒框催化剂吊出二床吊出三床层换热器顶部内盖图2 氨合成催化剂卸出及内件拆除顺序主要流程三床内件合成塔底部回装人孔回装一床层换二床催化热器回装剂装填一床催化一床层内剂装填盖回装图3 复氨合成催化剂装填及内件安装顺序流程5催化剂卸装过程中安全、质量管理措施5.1安全管理方面开工前检查准备：每天进氨合成塔作业前，对催化剂作业人员，铲车师傅、吊车师傅进行安全技术交底；按时作受限空间分析；空压机、空呼长管、面罩等设备常规检查。制度管理：严格执行危险化学品特殊作业规范GB308712022中的技术、管理措施。执行受限空间作业票、临时用电票、动火作业票盲板抽堵作业票等安全管理制度，作业人员、工器具进出合成塔执行签字确认程序 3-6 。物的管理：合成塔高、低压氮气管线上的阀门专人负责。定期监控低压氮气管网压力大于0.3 MPa、空分1000m液氮储存量情况，确保卸催化剂过程中合成塔内催化剂自始至终处于氮气环境微正压状态，防止与空气接触氧化释放热量，损坏合成塔内件，造成人员伤亡。催化剂卸出前，铲车铲斗提前装水，转运至安全空地，专人定期给催化剂浇水冷却，防止催化剂氧化局部过热，发生火灾事故。人的管理：作业人员在氨合成塔内部卸催化剂期间，执行双监护制度，并定期发内部作业人员图片、视频，不定时测量催化剂表层温度，确保作业人员安全。应急措施：为防范突发事故，防止人员中毒室息、催化剂着火损坏合成塔内件，现场紧急备有1 2 0 救护车、119消防车、消防设施、应急工艺专家，防止事故扩大。环境管理：氨合成塔催化剂装填及内件吊装作业，安排在白天作业，确保安全、高效、文明施工。管理措施：用高清布控球、移动摄像头等监控设备对催化剂卸装作业过程，执行全员、全过程、全方位、全天候管理，出现违章行为及时制止。吊出一床层卸一床层顶部内盖催化剂吊出二床层吊一床层顶部内盖触媒框卸三床层催化剂催化剂三床催化过筛剂装填二床层触二床层换媒框回装热器回装一床层顶部顶部大盖冷激管回装回装5.2质量控制管理方面严格管控催化剂粉尘过筛质量。筛网尺寸为1 mm1mm,严格控制作业人员每桶催化剂过筛速度、筛网表层厚度，确保过筛质量。现场随时备用篷布，防止因天气变化降雨淋湿催化剂,因为水可能会溶解促进剂，导致活性损失，且促进剂可能会对合成塔材料造成苛性应力腐蚀，防止催化剂机械强度、内件损坏。催化剂装填过程，对重要节点执行现场确认制度。如1/2/3 床层管口密封、催化剂装填高度测量、各床层催化剂填满、顶部冷激管坡度等完成情况检查。催化剂装填过程执行动态、清单化管理。催化剂装填过程采用蓬头式密相装填技术，初期一斗一测量数据稳定后,改为三斗一测量数据。当堆密度出现偏差时，按照催化剂供货方的装填密度控制值，及时调整，要求作业人员严格控制第1/2/3 床层装填速度及堆密度，确保催化剂装填质量,第一、二、三床层装填数据如图4 图6。催化剂装填、内件安装完后按照氨合成塔回路置换、气密、保压方案对回路系统进行置换、气密、保压工作。装置停车期间认真记录催化剂床层温度、压力参数，发现异常及时处理。5.3氨合成塔催化剂装填数据统计(见表1)6结语托普索S-300型氨合成塔工艺是一种典型的采5.04.04.53.54.03.03.53.01.01.50.50斗数1高度平均值m4.063.93.763.4653.152.84252.5252.2451.9351.6351.18堆密度/（/m）2.752.232.552.42 2.272.322.252.552.302.381.98装填高度/m0.130.160.140.30 0.320.310.320.280.310.300.46一高度平均值/m一堆密度/m）图4第1 床层装填数据统计表121086420斗数一测点平均值/m10.210.19.809.476.978.558.077.557.116.635.705.204.764.56+装填高度/m0.140.170.320.320.480.450.450.510.450.500.990.430.440.21堆密度/m）3.312.783.152.892.963.153.152.783.152.842.873.302.802.10测点平均值/m-装填高度/m图5第2 床层装填数据统计表2.52.01.51.00.50.023579.+一+246912 1518212430333638堆密度/t/m）(下转第7 4页）11一装填高度/m131517 200山西化工第43 卷Research and Practice on Desuperheating Water and Oil Removal Technology in 200 MWGas Flow Wind TunnelCao Zhihong,Li Yanliang,Zhang Kai,Tian Ning(Beijing Aerospace Long March Aircraft Research Institute,Beijing 100076,China)Abstract:After the 200 MW gas flow wind tunnel test,several tons of oily and suspended wastewater were generated.Research wasconducted on sewage treatment technology and equipment,and various oil removal technologies such as interception adsorption,chemicaldecomposition,and sedimentation were compared.Based on the actual situation of the wind tunnel system,suitable oil removal technologieswere selected,and corresponding oil removal systems were designed and built.Research has found that there is a fundamental differencebetween the interception adsorption oil removal technology based on new concepts and new material development and traditional oil removaltechnology.The dynamic selective interception membrane effect generated by the HK interception membrane used can achieve water overoil.The oil removal system based on interception and adsorption technology is concise,low-cost,and effective,which is extremely suitablefor gas wind tunnel systems or other similar scenarios with oil removal needs.Key words:interception adsorpti