Co-Mo耐硫变换催化剂硫化过程气体不放空全循环的硫化方法

摘要

一种Co-Mo耐硫变换催化剂硫化过程气体不放空全循环的硫化方法。该方法利用Co-Mo耐硫变换催化剂部分硫化后的初活性，适当增湿硫化后循环气体使之发生CO+H

说明书

技术领域

本发明涉及Co-Mo催化剂硫化过程中硫化气体不放空循环使用的硫化方法，具体地说，是涉及含硫、氢等气体在处理Co-Mo耐硫变换催化剂硫化过程中其气体不放空循环使用的方法。

背景技术

在合成氨生产的变换工段，需要使用一种Co-Mo耐硫变换催化剂，该催化剂在使用前要用含硫(H₂S)及氢进行活化处理，俗称“硫化”，使催化剂由氧化态转化为硫化态，才能满足使用要求，硫化需要一定的温度、气量和时间，硫化由下列反应构成：

CS₂+4H₂→2H₂S+CH₄；CoO+H₂S→CoS+H₂O

MoO₃+H₂+2H₂S→MoS₂+3H₂O

反应需要的H₂主要来自造气工段送的半水煤气(半水煤气主要组成：N₂：～40％，CO₂：～8％，CO：～30％)，H₂S主要来自外加的硫化剂CS₂；整个硫化过程中不断的消耗H₂、H₂S。为了保证硫化效果，要求气体中的H₂S≥5g/Nm³，H₂≥25％，因此硫化气体连续送入装有催化剂的变换炉，含有未反应完的H₂、H₂S等气体连续在变换炉后放空或者部分放空、部分循环；其结果造成环境污染、半水煤气的浪费及硫化剂消耗高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Co-Mo耐硫变换催化剂硫化过程气体不放空全循环的硫化方法。该方法与现有技术相比，既能保证循环气体对Co-Mo耐硫变换催化剂硫化的有效性，又能让硫化气不放空，从而解决现有技术存在的弊端，很大程度的降低硫化成本，基本消除了污染。

本发明的目的采用下述方案实现：Co-Mo耐硫变换催化剂硫化处理方法，其特征是硫化气体全循环利用不放空的方法，利用Co-Mo耐硫变换催化剂部分硫化后的初活性，适当增湿硫化后循环气体使之发生CO+H₂O→CO₂+H₂变换反应，产生硫化反应所需的H₂，增湿的程度是控制入罗茨风机气体的温度在25～55℃范围内；不放空的循环硫化气量比放空或部分放空硫化的气量略大，其数量以催化剂总体积计在200～300h^-1之间。

本发明的优选方案是：

所述的硫化后循环气体增湿的程度是控制入罗茨风机气体的温度在30～40℃范围内。

所述的不放空的循环硫化气量比放空或部分放空硫化的气量略大，其数量以催化剂总体积计在220～260h^-1之间。

附图说明

图1.现有技术对Co-Mo耐硫变换催化剂硫化处理的工艺图

图2.本发明对Co-Mo耐硫变换催化剂硫化处理的工艺图

图中标号含义：1.罗茨风机，2.饱和热水塔，3.循环水冷却器，4.电炉，5.变换炉，6.第一水加热交换器，7.热水循环泵，8.软水加热交换器，9.水气分离器。

具体实施方式：

参照附图，详述本发明的具体实施方法。

在图1中，传统的做法是：造气岗位输送的半水煤气经变换工段的罗茨风机1送至电炉4，升温后加入硫化剂CS₂，再进入装有Co-Mo耐硫变换催化剂的变换炉5，按硫化方案进行硫化反应。硫化后的热的硫化气在变换炉后放空，排入大气；采用部分循环放空时，出变换炉的热的硫化气，30～50％的部分气体在变换炉后放空，另一部分硫化气进入第一水加热交换器6(该水加热器作为过气通道不对气体降温)，再入饱和热水塔2(热水循环泵不起动，饱和热水塔无循环水)然后再入软水加热交换器8间接降温冷却经水气分离器9分离水后，气体进入罗茨风机与造气岗位送来的新鲜的半水煤气混合再入变换硫化系统，连续地进行硫化反应。

图2给出了本发明的所述硫化气体全循环使用的途径：造气岗位输送的半水煤气经变换工段的罗茨风机1送至电炉4，升温后加入硫化剂CS₂再进入装有Co-Mo耐硫变换催化剂的变换炉5，按硫化方案进行硫化反应，出变换炉的硫化后热的硫化气不放空(进第一水加热交换器6之前启动热水循环泵)，入第一水加热交换器6间接降温，再入饱和热水塔2，与饱和热水塔的循环水逆向接触增湿再入软水加热交换器8，进一步降温冷却，经水气分离器9分离水后，再重新进入到罗茨风机送至变换炉，循环使用，整个过程不放空不排气。

在硫化气体不放空全循环的过程中，H₂S、H₂参加Co-Mo耐硫变换催化剂的硫化反应，未反应完的H₂S、H₂随循环气反复使用；H₂S、H₂的浓度将逐渐缩小，为了保证气体中H₂S的有效浓度，CS₂不断地加入发生氢解反应产生H₂S；H₂的来源主要来自半水煤气中所含的H₂，由于不放空，补气量有限，仅能补充由于硫化反应消耗的部分气体的体积，随着硫化反应的进行，H₂的有效浓度会下降，H₂的有效浓度达不到要求，本发明提供一种利用Co-Mo耐硫变换催化剂部分硫化后所具有的初活性，使之发生CO+H₂O→CO₂+H₂的变换反应，从而提供部分H₂。当硫化经过一段时间后，约总的硫化时间的50％～70％时，煤气中的H₂的浓度已难以满足硫化反应的要求，此时控制进罗茨风机入口增湿后的硫化气体的温度在25～55℃之间，最好在30～40℃之间，循环硫化气体所含的增湿后的饱和水汽即可达到上述变换反应补H₂的目的，从而可以完成后续硫化反应。其中，适当的循环气量是必需的。不放空的循环量比放空或部分放空硫化的气量略大，其数量以催化剂总体积计在200～300h^-1较好，最好是在220～260h^-1之间。由于受变换炉功率及相关设备的制约，过大的循环量是不可取的。

本发明的气体全循环不放空硫化与放空或部分放空的硫化方法比较：前者可以达到与后者同样硫化效果，并可明显地降低甚至消除对大气的污染，外加硫化剂可降低30％～50％，半水煤气需要量大幅减少，硫化成本大幅下降。整个气体不放空全循环过程，不需另增加设备，简单可行。

实施例：本发明的Co-Mo催化剂硫化过程气体不放空全循环的硫化方法，在河南、东北等多个合成氨厂试行，效果良好。

下表给出现有硫化方法及本发明的硫化方法在处理Co-Mo耐硫变换催化剂过程中，硫化剂和半水煤气的消耗情况，以及该催化剂硫化后在相同工况条件下，全低变生产过程中其催化剂的活性状况。