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1、甲烷化工艺甲烷化装置干燥脱水装置 一、甲烷化装置一、甲烷化装置n n甲烷化技术选择：甲烷化技术选择：n n 甲烷化技术是甲烷化技术是2020世纪世纪7070年代开始工业化年代开始工业化实验，试验证明了煤气甲烷化可制取合格实验，试验证明了煤气甲烷化可制取合格的合成天然气。的合成天然气。COCO转化率可达转化率可达100%100%，COCO2 2转转化率可达化率可达98%98%，甲烷可达，甲烷可达95%95%，低热值达，低热值达8300Kcal/Nm8300Kcal/Nm3 3。n n 美国大平原煤气化制合成天然气厂，美国大平原煤气化制合成天然气厂，于于19841984年投产，利用碎煤加压气化、净
2、化年投产，利用碎煤加压气化、净化煤气通过镍催化剂在煤气通过镍催化剂在2.42.46MPa6MPa、300-300-700700下，将下，将H H2 2、COCO合成天然气技术；它是合成天然气技术；它是世界上第一座碎煤加压固定床世界上第一座碎煤加压固定床气化生产煤气气化生产煤气经净化后由甲烷化合成天然气的大型商业化工厂。经净化后由甲烷化合成天然气的大型商业化工厂。n n n n碎煤加压气化后净化煤气通过镍催化剂在碎煤加压气化后净化煤气通过镍催化剂在2.42.46MPa6MPa、300-700300-700下，将下，将H H2 2、COCO合成天合成天然气的技术，在美国大平原建成第一期工然气的技术
3、，在美国大平原建成第一期工程规模程规模389389万万NmNm3 3/d/d（相当于日产原油（相当于日产原油2 2万桶）万桶）合成天然气工厂。于合成天然气工厂。于19801980年年7 7月破土动工，月破土动工，19841984年年4 4月完工并投入试运转，月完工并投入试运转，19841984年年7 7月月2828日生产出首批合成天然气并送入美国的日生产出首批合成天然气并送入美国的天然气管网。该厂至今还在正常运行。天然气管网。该厂至今还在正常运行。n n n n 丹麦托普索公司一直从事该项技术开丹麦托普索公司一直从事该项技术开发，掌握了更高压力的合成技术，发，掌握了更高压力的合成技术，1978
4、1978年年在美国建有一个小型合成天然气工厂，两在美国建有一个小型合成天然气工厂，两年后关闭。目前正在美国开展拟建一座年后关闭。目前正在美国开展拟建一座1818万万Nm3/hNm3/h的合成天然气厂的前期工作。的合成天然气厂的前期工作。n n出硫保护床的气体温度为出硫保护床的气体温度为3737经第一进出料经第一进出料换热器温度换热器温度136136进入第二硫吸收器（催化进入第二硫吸收器（催化剂为剂为ST-101ST-101、4.32.5mm4.32.5mm、22.1m22.1m3 3）加蒸）加蒸汽发生水解反应：汽发生水解反应：n n COS+H COS+H2 2O=HO=H2 2S+COS+C
5、O2 2 n n O O2 2+H+H2 2=H=H2 2O O n n C C2 2H H4 4+H+H2 2=C=C2 2H H6 6；n n氧气被氢气的催化反应除去，乙烯加氢反应氧气被氢气的催化反应除去，乙烯加氢反应生成乙烷。出第二硫吸收器的气体温度为生成乙烷。出第二硫吸收器的气体温度为160160经第二进出料换热器温度上升为经第二进出料换热器温度上升为220220分两股分别进入分两股分别进入R6002-1/2R6002-1/2甲烷化反应器。甲烷化反应器。n n进入进入R6002-1R6002-1（气体调节催化剂为（气体调节催化剂为GCC-2GCC-2、64mm64mm、34m34m3
6、3；甲烷化催化剂为；甲烷化催化剂为MCRMCR、115mm115mm、26.5m26.5m3 3）的气体发生反应为：）的气体发生反应为：CO+3HCO+3H2 2=CH=CH4 4+H+H2 2O O CO+HCO+H2 2O=COO=CO2 2+H+H4 4 CO CO2 2+4H+4H2 2=CH=CH4 4+2H+2H2 2O O。C C2 2H H6 6+H+H4 4=CH=CH4 4n n出口气体温度为出口气体温度为675675经经E6003E6003第一高压废锅产生第一高压废锅产生高压蒸汽后温度下降为高压蒸汽后温度下降为320320分两股，一股经分两股，一股经E6007E6007进
7、出料换热器温度下降为进出料换热器温度下降为242242进入进入E6008E6008低压废锅产生低压蒸汽后温度为低压废锅产生低压蒸汽后温度为190190，经过，经过D6001D6001气液分离器后进气液分离器后进C6001C6001循环气压缩机温度提循环气压缩机温度提升至升至199199经经E6007E6007进出料换热器后温度升高到进出料换热器后温度升高到277277，n n此处加入高压蒸汽后温度为此处加入高压蒸汽后温度为285285和和220220的原料气汇合使得原料气被稀释，减弱放的原料气汇合使得原料气被稀释，减弱放热反应。混合后的气体温度热反应。混合后的气体温度255255进入进入进入进
8、入R6002-1R6002-1；R6002-1R6002-1的另一股出口气和的另一股出口气和E6006E6006第一锅炉进料水预热器换热后温度为第一锅炉进料水预热器换热后温度为296296和和220220的原料气汇合后温度为的原料气汇合后温度为262262进入进入R6002-2R6002-2（气体调节催化剂为（气体调节催化剂为GCC-2GCC-2、64mm64mm、27.1m27.1m3 3；甲烷化催化剂为；甲烷化催化剂为MCRMCR、115mm115mm、17m17m3 3）主要反应为：）主要反应为：n n CO+3H CO+3H2 2=CH=CH4 4+H+H2 2O CO+HO CO+H
9、2 2O=COO=CO2 2+H+H4 4n n CO CO2 2+4H+4H2 2=CH=CH4 4+2H+2H2 2O CO C2 2H H6 6+H+H2 2=2CH=2CH4 4，n n n n再经再经E6011E6011第二锅炉进料水预热器后温度为第二锅炉进料水预热器后温度为175175进入进入E6010E6010低压废锅后温度为低压废锅后温度为170,170,后进入后进入E6001E6001第一进出料换热器温度为第一进出料换热器温度为154154经经E6013E6013第一空气第一空气冷却器后温度为冷却器后温度为7070进入进入D6002D6002第一空气冷却器第一空气冷却器分离器
10、后温度分离器后温度7070进入进入C6002C6002压缩机经进出料换压缩机经进出料换热器温度为热器温度为230230进入进入R6005R6005。n n R6005 R6005（催化剂为（催化剂为PK-7RPK-7R、34.2m34.2m3 3），出口气），出口气体温度体温度301301经经E6019E6019进出料换热器温度降低至进出料换热器温度降低至139139进入进入E6015E6015第二空气冷却器温度为第二空气冷却器温度为7070经经E6016E6016水冷却器温度为水冷却器温度为4040进入进入D6003D6003气液分离器气液分离器后天然气压力为后天然气压力为2.32MPa2.
11、32MPa、温度、温度4040、体积流量、体积流量为为172406Nm3/h172406Nm3/h，其中，其中CHCH4 4:97.84:97.84、CO:14ppmCO:14ppm、COCO2 2:0.18:0.18、H H2 2:1.44:1.44；后送燃气管网。；后送燃气管网。n n 2、甲烷化流程图n nTEGTEG（三甘醇）（三甘醇）n n别名：三乙二醇别名：三乙二醇 分子式：分子式：C C6 6H H1414O O4 4n n物化性质物化性质：无色无臭有吸湿性粘稠液体。可燃、无色无臭有吸湿性粘稠液体。可燃、低毒，相对密度低毒，相对密度1.12541.1254。沸点。沸点288288
12、，熔点，熔点-4.34.3n nTEGTEG（三甘醇）安全注意事（三甘醇）安全注意事 1 1、TEG TEG 闭口杯闪点闭口杯闪点177C177C，开口杯燃点，开口杯燃点-166C166C，空气中爆炸浓度，空气中爆炸浓度0.9-9.2%(v/v)0.9-9.2%(v/v)，n n闪点：在一稳定的空气环境中，可燃性液体或固闪点：在一稳定的空气环境中，可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的最低温度最低温度。n nTEG（三甘醇）包装和贮存n n 三甘醇三甘醇(TEG)(TEG)极易吸潮，应该用干燥、极易吸潮，应该用干燥、清洁的铝桶或内壁喷
13、铝的大桶密闭包装，清洁的铝桶或内壁喷铝的大桶密闭包装，n n也可盛装在镀锌的密闭铁桶中，包装时也可盛装在镀锌的密闭铁桶中，包装时n n最好充氮保护。产品贮存在干燥、通风最好充氮保护。产品贮存在干燥、通风n n场所、防潮、防火、避曝晒，远离火源场所、防潮、防火、避曝晒，远离火源n n和热源。和热源。n n1 1、主流程：、主流程：n n a.a.湿煤制气经过循环水冷却在湿煤制气经过循环水冷却在2525 4040后，进入脱水系统设置的过滤分离器，分后，进入脱水系统设置的过滤分离器，分离掉湿煤制气中游离态液滴及固体杂质。离掉湿煤制气中游离态液滴及固体杂质。分离后呈水饱和状态的湿煤制气进入吸收分离后呈
14、水饱和状态的湿煤制气进入吸收塔，湿煤制气在吸收塔中的上升过程中，塔，湿煤制气在吸收塔中的上升过程中，经过填料段，与从塔上部进入的贫三甘醇经过填料段，与从塔上部进入的贫三甘醇充分接触，气液传质交换，脱除掉煤制气充分接触，气液传质交换，脱除掉煤制气中的水份后，经塔顶捕雾丝网除去甘醇液中的水份后，经塔顶捕雾丝网除去甘醇液滴后由塔顶部出塔。滴后由塔顶部出塔。n n e.e.甘醇由闪蒸罐下部流出，经过闪蒸甘醇由闪蒸罐下部流出，经过闪蒸罐液位控制阀，依次进入滤布过滤分离器罐液位控制阀，依次进入滤布过滤分离器及活性炭过滤器。及活性炭过滤器。n n f.f.经过滤后富甘醇进入选型为板式换经过滤后富甘醇进入选型
15、为板式换热器的贫富液换热器，与由再生重沸器下热器的贫富液换热器，与由再生重沸器下部三甘醇缓冲罐流出的热贫甘醇换热后，部三甘醇缓冲罐流出的热贫甘醇换热后，再进入缓冲罐内置换热盘管进一步与热贫再进入缓冲罐内置换热盘管进一步与热贫甘醇换热升温后进入三甘醇再生塔。甘醇换热升温后进入三甘醇再生塔。n n g.g.在三甘醇再生塔中，通过提馏段、在三甘醇再生塔中，通过提馏段、精馏段、塔顶回流及塔底重沸的综合作用，精馏段、塔顶回流及塔底重沸的综合作用，使富甘醇中的水份及很小部分烃类分离出使富甘醇中的水份及很小部分烃类分离出塔。塔。n n重沸器中的贫甘醇经贫液汽提柱，溢流至重沸器中的贫甘醇经贫液汽提柱，溢流至重
16、沸器下部三甘醇缓冲罐，在贫液汽提柱重沸器下部三甘醇缓冲罐，在贫液汽提柱中可由引入汽提柱下部的热干气对贫液进中可由引入汽提柱下部的热干气对贫液进行汽提，经过汽提后的贫甘醇重量百分比行汽提，经过汽提后的贫甘醇重量百分比浓度可达浓度可达99.8%99.8%。n n h.h.贫液在缓冲罐中通过换热盘管与富贫液在缓冲罐中通过换热盘管与富甘醇换热，并经过缓冲罐外壁的冷却后进甘醇换热，并经过缓冲罐外壁的冷却后进入板式贫富液换热器，与富甘醇换热，温入板式贫富液换热器，与富甘醇换热，温度降低后进入开米尔泵，由开米尔泵增压度降低后进入开米尔泵，由开米尔泵增压后进套管式气液换热器与外输气换热后进后进套管式气液换热器
17、与外输气换热后进吸收塔循环利用。吸收塔循环利用。n n2、辅助流程辅助流程:n n a.a.从吸收塔出口干气管线上引出一股从吸收塔出口干气管线上引出一股干气经自力式压力调节阀节流并稳压后干气经自力式压力调节阀节流并稳压后 与与闪蒸罐罐顶闪蒸气汇合后进入燃料气缓冲闪蒸罐罐顶闪蒸气汇合后进入燃料气缓冲罐。从燃料气缓冲罐引出一股气，经自力罐。从燃料气缓冲罐引出一股气，经自力式压力调节阀稳定阀后，进入三甘醇再生式压力调节阀稳定阀后，进入三甘醇再生重沸器燃烧器作为燃料气；从燃料气管线重沸器燃烧器作为燃料气；从燃料气管线上引出一股气，进入三甘醇再生重沸器的上引出一股气，进入三甘醇再生重沸器的贫液汽提柱，作
18、为贫液汽提气。贫液汽提柱，作为贫液汽提气。n n n n b.b.从公用系统引出另一股净化空气经自从公用系统引出另一股净化空气经自力式压力调节阀稳定阀后压力力式压力调节阀稳定阀后压力300kPag300kPag，并，并经仪表风过滤器过滤后分配至各气动控制经仪表风过滤器过滤后分配至各气动控制仪表设备。仪表设备。n n c.c.过滤分离器、闪蒸罐均设置超压安过滤分离器、闪蒸罐均设置超压安全泄放空系统。全泄放空系统。n n d.d.从三甘醇再生塔塔顶排出的气体中从三甘醇再生塔塔顶排出的气体中大部分为水蒸气，经过排出管线进入尾气大部分为水蒸气，经过排出管线进入尾气冷却器，冷取至环境温度后进入尾气焚烧冷
19、却器，冷取至环境温度后进入尾气焚烧炉下部的气液分离腔，分离掉游离液体，炉下部的气液分离腔，分离掉游离液体，液体进入站内污水池后集中处理，分离出液体进入站内污水池后集中处理，分离出的气体经焚烧炉燃烧后，转化成无污染环的气体经焚烧炉燃烧后，转化成无污染环境物质后排入大气。境物质后排入大气。e.e.过滤分离器、吸收塔、闪蒸罐、滤过滤分离器、吸收塔、闪蒸罐、滤布过滤器、活性炭过滤器、三甘醇再生重布过滤器、活性炭过滤器、三甘醇再生重沸器、三甘醇缓冲罐及焚烧炉底部均设有沸器、三甘醇缓冲罐及焚烧炉底部均设有排污口。排污口。n n n n三、甲烷化操作三、甲烷化操作n n（一）、甲烷化过程主要有哪些化学反应（
20、一）、甲烷化过程主要有哪些化学反应？其反应温升如何？其反应温升如何？n n 1 1、在甲烷化过程中，气体中的、在甲烷化过程中，气体中的H H2 2、COCO、COCO2 2在催化剂存在下主要发生下列强放热反在催化剂存在下主要发生下列强放热反应：应：n n CO+3H CO+3H2 2=CH=CH4 4+H+H2 2O O n n 0298=0298=206.2kJ.mol206.2kJ.mol-1-1n n CO CO2 2+4H+4H2 2=CH=CH4 4+2H+2H2 2O O n n 0298=0298=165.0kJ.mol165.0kJ.mol-1-1 n n 2 2、在氨厂典型的
21、甲烷化炉操作条件下，每、在氨厂典型的甲烷化炉操作条件下，每1%CO1%CO转化的绝热温升为转化的绝热温升为7272，每，每1%CO1%CO2 2转转化的绝热温升化的绝热温升6060，反应炉的总温升可由，反应炉的总温升可由下式计算：下式计算：n n T=72 CO T=72 CO入入+60 CO+60 CO2 2 入入n n式中式中 T-T-分别为进口气中分别为进口气中COCO、COCO2 2的含量，的含量，%（体积分数）（体积分数）n n（二）、甲烷化系统的主要设备有哪些？（二）、甲烷化系统的主要设备有哪些？n n 甲烷化系统的主要设备有硫吸收器、甲烷化甲烷化系统的主要设备有硫吸收器、甲烷化反
22、应器、高压废锅、低压废锅、甲烷化换热器、反应器、高压废锅、低压废锅、甲烷化换热器、高压蒸汽过热器、开车加热器、循环压缩机、水高压蒸汽过热器、开车加热器、循环压缩机、水冷器、水分离器等设备。冷器、水分离器等设备。n n n n（四）、为什么要对甲烷化催化剂进行还原？还原过程主要有哪些化学反应？n n 1 1、甲烷化催化剂使用前，是以镍的氧、甲烷化催化剂使用前，是以镍的氧化物形式存在，所以使用时，必须还原活化物形式存在，所以使用时，必须还原活化。在还原剂（化。在还原剂（H H2 2、COCO）被氧化的同时，多）被氧化的同时，多组分催化剂中的组分催化剂中的NiONiO被还原为具有活性的金被还原为具有
23、活性的金属镍（属镍（NiNi），并在还原过程中形成了催化），并在还原过程中形成了催化剂的孔道。而剂的孔道。而 Al Al2 2O O3 3不会被还原，起着间接不会被还原，起着间接支持催化物结构的助构作用，使镍处于均支持催化物结构的助构作用，使镍处于均匀分散的微晶状态，使催化剂具有较大的匀分散的微晶状态，使催化剂具有较大的比表面、较高的活性和稳定性。比表面、较高的活性和稳定性。n n 2 2、甲烷化催化剂还原时发生如下反应：、甲烷化催化剂还原时发生如下反应：n n NiO+H NiO+H2 2=Ni+H=Ni+H2 2O O 0 0298298=2.55kJ.mol=2.55kJ.mol-1-1
24、n n NiO+CO=Ni+CO NiO+CO=Ni+CO2 2 n n0 0298298=-30.25kJ.mol=-30.25kJ.mol-1-1n n 这些反应都不是强放热反应，还原过这些反应都不是强放热反应，还原过程本身不会引起催化剂床层大的温升。程本身不会引起催化剂床层大的温升。n n 2 2、压力、压力 压力对还原反应影响不大。压力对还原反应影响不大。但还原阶段，若用工艺气作还原介质时，但还原阶段，若用工艺气作还原介质时，适当提前至正常操作压力，将有利于甲烷适当提前至正常操作压力，将有利于甲烷化反应的进行，可提早供应合格的合成气，化反应的进行，可提早供应合格的合成气，缩短非生产时间
25、。缩短非生产时间。n n 3 3、空速、空速 加大空速有利于还原过程加大空速有利于还原过程的水及时排出，使催化剂有较大的接触表的水及时排出，使催化剂有较大的接触表面积，而且也可缩小催化剂床层轴向温差面积，而且也可缩小催化剂床层轴向温差使催化剂充分还原，因此采用较高空速是使催化剂充分还原，因此采用较高空速是有益的。但考虑到加热器设备的能力及还有益的。但考虑到加热器设备的能力及还原气体的来源，还原空速一般采用正常操原气体的来源，还原空速一般采用正常操作空速的作空速的25%25%50%50%。n n 4 4、气体成分、气体成分 合格的工艺气、合格的工艺气、N N2 2-H-H2 2混合气以及纯氢，均
26、可选为还原剂。工作混合气以及纯氢，均可选为还原剂。工作人员希望气体中氢浓度比较高，水蒸汽浓人员希望气体中氢浓度比较高，水蒸汽浓度尽可能低。若气体中水蒸汽浓度高于度尽可能低。若气体中水蒸汽浓度高于3%3%，将使催化剂丧失部分活性，即使以后用，将使催化剂丧失部分活性，即使以后用干气操作活性也不能恢复。干气操作活性也不能恢复。n n（六）、甲烷化催化剂升温还原操作应注（六）、甲烷化催化剂升温还原操作应注意哪些问题？意哪些问题？n n 1 1、升温还原操作，应根据催化剂生产、升温还原操作，应根据催化剂生产厂家及甲烷化塔内件生产厂家提供的该型厂家及甲烷化塔内件生产厂家提供的该型号催化剂升温还原方案和本企
27、业具体情况，号催化剂升温还原方案和本企业具体情况，制订切实可行的升温还原方案。制订切实可行的升温还原方案。n n 2 2、升温还原介质可采用纯、升温还原介质可采用纯N N2 2、工艺气、工艺气、N N2 2-H-H2 2气，采用工艺气还原时，应严格控制气，采用工艺气还原时，应严格控制气体中气体中COCO和和COCO2 2的总量小于的总量小于0.7%0.7%；升温阶段；升温阶段可根据加热设备的能力，适当提高升温速可根据加热设备的能力，适当提高升温速度。度。n n n n 4 4、采用气体打循环的方法进行升温还、采用气体打循环的方法进行升温还原，当床层升温到原，当床层升温到300300左右时，催化
28、剂中左右时，催化剂中残留的碱式碳酸钠会分解，放出残留的碱式碳酸钠会分解，放出COCO2 2 ，此时，此时应适当加大循环气的放空量，使入塔气中应适当加大循环气的放空量，使入塔气中CO2CO2含量应保持在含量应保持在1%1%以下。以下。n n 5 5、在加热设备的能力及还原气体来源、在加热设备的能力及还原气体来源允许时，应尽可能选用高空速。通常，还允许时，应尽可能选用高空速。通常，还原空速为操作空速的原空速为操作空速的25%25%50%50%，约，约15001500 25002500小时小时-1-1左右。左右。n n 6 6、还原期间要确保水冷器出口气体温、还原期间要确保水冷器出口气体温度小于度小
29、于3535，并要及时排出放水分离器中，并要及时排出放水分离器中的水，降低气体中水汽浓度。的水，降低气体中水汽浓度。n n 7 7、采用工艺气还原，当床层温度达到、采用工艺气还原，当床层温度达到350350并维持一段时间后，出口并维持一段时间后，出口COCO及及COCO2 2含量含量小于小于10mg/kg10mg/kg时，即可一边继续还原一边向时，即可一边继续还原一边向甲烷化合成塔送气，从而缩短非生产时间。甲烷化合成塔送气，从而缩短非生产时间。n n 8 8、还原终点的判定。当采用工艺气还、还原终点的判定。当采用工艺气还原时，还原过程中伴随有甲烷化反应，在原时，还原过程中伴随有甲烷化反应，在设计
30、空速下，当出口设计空速下，当出口COCO和和COCO2 2总含量符合净总含量符合净化指标时，可认为还原完毕，降温投入正化指标时，可认为还原完毕，降温投入正常操作。部分中小型厂根据经验在常操作。部分中小型厂根据经验在400400下下维持维持4 4 8 8小时，即认为还原完全也是可行的。小时，即认为还原完全也是可行的。n n（七）、某厂甲烷化系统催化剂升温还原（七）、某厂甲烷化系统催化剂升温还原操作简介。操作简介。n n 某厂某厂600600甲烷化塔，催化剂装填容积甲烷化塔，催化剂装填容积1.6m3,1.6m3,共装共装J105J105甲烷化催化剂甲烷化催化剂201201吨，用精吨，用精炼气进行升
31、温还原。升温还原前用精炼气炼气进行升温还原。升温还原前用精炼气对系统置换、吹扫、试压，设备、电器、对系统置换、吹扫、试压，设备、电器、仪表调式合格，特别彻底清除甲烷化塔热仪表调式合格，特别彻底清除甲烷化塔热电偶套管内的水分，确保升温还原过程中电偶套管内的水分，确保升温还原过程中催化剂床层温度指示正确。催化剂床层温度指示正确。n n 升温还原开始循环机打气量为升温还原开始循环机打气量为4.2 m4.2 m3 3/min/min，压，压力为力为1.0MPa1.0MPa，逐步升温至，逐步升温至120120，恒温，恒温1 1小时，压小时，压力升至力升至2.0 MPa2.0 MPa。然后以每小时。然后以
32、每小时2020的速度将温的速度将温度提升至度提升至250250，再以每小时，再以每小时1010的速度升至的速度升至350350，恒温保持，恒温保持2 2小时，逐步将压力升至小时，逐步将压力升至4.5 4.5 MPaMPa。此时催化剂已有足够的活性，出口气体。此时催化剂已有足够的活性，出口气体COCO和和COCO2 2含量小于含量小于10mg/kg10mg/kg送气去甲烷化系统，同时送气去甲烷化系统，同时以每小时以每小时1010的速度继续升温至的速度继续升温至420420，恒温，恒温4 4小小时，升温还原结束共耗时，升温还原结束共耗3232小时。以每小时小时。以每小时3030左左右的速度降温至右
33、的速度降温至250250，投入正常生产。整个还，投入正常生产。整个还原过程温升及出水平稳，同平面和轴向温差均小原过程温升及出水平稳，同平面和轴向温差均小于于55。n n（八）、温度对甲烷化反应有何影响？n n 在氨厂条件下，甲烷化催化剂在远离平衡状态下操作，平衡制约作用可以忽略；从动力学考虑，提高温度可加快反应的进行。根据温度对J105催化剂的活性影响，实验结果表明：200低温下即具有良好活性，在225350温度范围内催化剂活性随反应温度的提高而提高。根据温度对J101催化剂活性影响，实验结果表明：250350温度范围内，CO2的转化率随反应温度的升高而明显增大，350450之间，n n温度对
34、催化剂活性影响不大，在450550范围内，随温度的增加，CO2的转化率反而下降，热力学平衡制约作用已十分明显。通常，使用初期催化剂性能较好，塔入口温度可调节在操作温度的低限，以后，随着使用时间的延长，可适当提高操作温度，保证塔出口微量CO和CO2的总含量符合指标。具体操作温度指标应根据催化剂生产厂提供的催化剂性能指标确定。n n（九）、压力对甲烷化反应有何影响？n n 甲烷化反应为体积收缩反应，提高压力有利于反应的进行；提高压力也相应增大反应物分压而加快反应的进行。因而，随反应压力的提高，有利于提高催化剂活性，使用空速也可加大反应压力。n n（十）、操作空速对甲烷化反应有何影响？n n 操作空
35、速应大于设计空速会引起塔出口微量超指标以及催化剂活性衰退的加快，并不可取。降低空速一般是在前面工序出现事故引起甲烷化催化剂波动时采取的措施。当出口气超过指标而又不便更换催化剂时，也可用降低空速的办法来维持生产。空速的选择还和催化剂性能有关，故应按催化剂生产厂提供的催化剂性能参数，合理确定操作空速。n n（十一）、气体组分对甲烷化反应有何影响？（十一）、气体组分对甲烷化反应有何影响？n n 入塔气中入塔气中COCO、COCO2 2含量增加，加重了催化剂的含量增加，加重了催化剂的负荷，加快了催化剂活性衰退，提高了氢耗与惰负荷，加快了催化剂活性衰退，提高了氢耗与惰性气甲烷含量，特别是性气甲烷含量，特
36、别是COCO2 2甲烷化比较困难，当入甲烷化比较困难，当入口气中口气中COCO2 2浓度增大，有可能导致出塔浓度增大，有可能导致出塔COCO2 2含量增含量增加，应适当提高进口温度，保证出口加，应适当提高进口温度，保证出口COCO2 2含量符合含量符合指标。指标。n n 当入口气中当入口气中COCO和和COCO2 2浓度为浓度为0.1%0.2%0.1%0.2%或更低或更低时，虽然甲烷化负荷轻了，但甲烷化反应速度由时，虽然甲烷化负荷轻了，但甲烷化反应速度由于反应物浓度的降低也减慢，为保证甲烷化塔出于反应物浓度的降低也减慢，为保证甲烷化塔出口微量能稳定地符合指标，应适当提高入口气温口微量能稳定地符
37、合指标，应适当提高入口气温度。度。n n（十二）、甲烷化工段的操作要点是怎样的？（十二）、甲烷化工段的操作要点是怎样的？（十二）、甲烷化工段的操作要点是怎样的？（十二）、甲烷化工段的操作要点是怎样的？n n 1 1 1 1、催化剂床层热点的控制、催化剂床层热点的控制、催化剂床层热点的控制、催化剂床层热点的控制 根据甲烷化塔进口根据甲烷化塔进口根据甲烷化塔进口根据甲烷化塔进口气体成分及生产负荷的变化，及时调节冷副阀、循环机气体成分及生产负荷的变化，及时调节冷副阀、循环机气体成分及生产负荷的变化，及时调节冷副阀、循环机气体成分及生产负荷的变化，及时调节冷副阀、循环机回路阀、电加热器电流等，稳定催化
38、剂热点在适宜范围。回路阀、电加热器电流等，稳定催化剂热点在适宜范围。回路阀、电加热器电流等，稳定催化剂热点在适宜范围。回路阀、电加热器电流等，稳定催化剂热点在适宜范围。当发现催化剂床层温度猛烈上升或猛烈下降时，应立即当发现催化剂床层温度猛烈上升或猛烈下降时，应立即当发现催化剂床层温度猛烈上升或猛烈下降时，应立即当发现催化剂床层温度猛烈上升或猛烈下降时，应立即判明原因，采取相应措施，进行调节。判明原因，采取相应措施，进行调节。判明原因，采取相应措施，进行调节。判明原因，采取相应措施，进行调节。n n 2 2 2 2、确保微量合格、确保微量合格、确保微量合格、确保微量合格 随时掌握甲烷化塔进口气体
39、随时掌握甲烷化塔进口气体随时掌握甲烷化塔进口气体随时掌握甲烷化塔进口气体中中中中COCOCOCO、CO CO CO CO2 2 2 2 、H H H H2 2 2 2S S S S的含量和出塔微量情况。如含量超过的含量和出塔微量情况。如含量超过的含量和出塔微量情况。如含量超过的含量和出塔微量情况。如含量超过指标，应及时与有关工段联系。同时指标，应及时与有关工段联系。同时指标，应及时与有关工段联系。同时指标，应及时与有关工段联系。同时n n适当调整空速和催化剂床层温度，确保微量合格。适当调整空速和催化剂床层温度，确保微量合格。适当调整空速和催化剂床层温度，确保微量合格。适当调整空速和催化剂床层温
40、度，确保微量合格。n n 3 3 3 3、水冷器温度控制及水分离器中的水排放、水冷器温度控制及水分离器中的水排放、水冷器温度控制及水分离器中的水排放、水冷器温度控制及水分离器中的水排放 要要要要严格控制水冷器出口气体温度低于严格控制水冷器出口气体温度低于严格控制水冷器出口气体温度低于严格控制水冷器出口气体温度低于40404040，并及时排放水，并及时排放水，并及时排放水，并及时排放水分离器中的水，确保去甲烷化合成塔的气体不含水，水分离器中的水，确保去甲烷化合成塔的气体不含水，水分离器中的水，确保去甲烷化合成塔的气体不含水，水分离器中的水，确保去甲烷化合成塔的气体不含水，水蒸汽浓度不超标。蒸汽浓
41、度不超标。蒸汽浓度不超标。蒸汽浓度不超标。n n（十三）、甲烷化系统正常停车如何操作？n n 1、临时停车 接到停车通知后，关闭系统进、出口阀和甲烷化塔进、出口阀，用N2-H2气保温、保压。n n 2、较长时间停车 接到停车通知后，先用工艺气将催化剂床层温度降至250，然后停送工艺气，用N2-H2气或纯N2气置换。关闭甲烷化塔出入口阀，维持塔内正压，然后让其自然降温。根据需要确定塔外系统是否需要泄压，但塔内始终用纯N2或N2气维持正压。n n（十四）、甲烷化系统正常开车如何操作？n n 当系统处于保温保压状态，且催化剂床层温度仍在正常范围内时，接到开车通知后，分析醇洗后气合格，可缓慢向塔内送气
42、，并开启水冷器通入冷却水。微量分析合格后，检查水分离器无水，方可联系相关工段向甲烷化装置送气。n n 若停车时间较长，催化剂床层温度已降至活性温度以下，应首先向系统导入合格气，视情况开启循环机，电炉通电升温，当炉温升至正常范围，按相关程序，向甲烷化反应器送气。n n（十五）、甲烷化催化剂床层温度突然升高的原因是什么？应如何处理？n n 1、引起甲烷化催化剂床层温度突然升高的原因主要是进塔的CO和CO2含量增高。具体原因可能是：变换工段出现故障，CO含量增高；甲醇洗工段出现故障CO、CO2增高。n n 2、处理方法：联系有关工段采取措施，降低一氧化碳、二氧化碳含量；关闭系统导入阀，停止系统补气；
43、若催化剂床层已严重超温，可将甲烷化塔内压力泄至常压，并用纯N2、N2-H2气或合格的工艺气降温。n n向甲烷化装置送气。n n（十六）、甲烷化催化剂床层温度急剧下降的原因是什么？应如何处理？n n 1、造成甲烷化催化剂床层温度急剧下降的原因可能是：脱碳塔带液，脱碳液大量拥入甲烷化塔中引起温度急降；n n 2、处理办法：联系有关工段采取措施，停止带液；关闭系统导入阀，停止系统补气，并排放清理系统积液；待前段工序正常后，重新升温加量，视情况决定是否更换催化剂。n n（十七）、甲烷化催化剂活性衰退的主要表现是怎样的？n n 1、出口微量CO和CO2的总量增高 催化剂使用初期通常活性良好，出口微量甚至检测不出。随着使用时间的延长，出口微量逐步上涨，即催化剂活性逐步衰退。n n 2、床层热点温度向下部移动 使用初期，热点位置一般在床层的1/4 1/3处（上部）。随着催化剂活性衰退，热点位置由床层上部逐渐向下部推移。