觸媒的裝填及裝填因素對其性能的影響

劉站華

摘要：寧波富德能源有限公司的甲醇制烯烴項目采用是我國自主研制的低碳制烯烴的新技術，其中烯烴分離及烯烴轉化裝置有多臺處理器、反應器需要裝填觸媒，而裝填的質量直接影響開車后觸媒的吸附或反應效果，同時對上下游常動閥門的維護起到關鍵作用。本文主要是探討觸媒如何裝填、不同因素對觸媒性能產生的影響。

關鍵詞：觸媒;裝填;裝填密度;性能影響

1、引言

在傳統乙烯裝置工藝中，習慣上將分子篩、吸附劑、催化劑等化工三劑稱之為觸媒。觸媒的裝填工作

是一項較為繁雜的工作，不僅需要做好裝填記錄，也要對裝填細節進行仔細確認。其中觸媒的裝填密度，往往直接影響其物理或化學性能，甚至容器進出管線前后調節閥、開關閥的使用壽命。工業觸媒裝填方法采用人工倒袋裝填，實驗室有采取震動裝填的手段來消除觸媒裝填時產生的“架拱”現象，可以使顆粒重排、有利于降低顆粒間的孔粒，使得裝填密度更加均勻。但是裝置現場裝填很難達到這樣的條件，因此，如何減小觸媒的裝填密度差就成為決定裝填效果好壞的關鍵。

控制觸媒的裝填密度是觸媒裝填的一種重要手段。裝填密度差的大小取決于觸媒重量、裝填時間、裝填周期以及裝填高度。裝填時要求每一袋觸媒的重量、裝填的時間間隔盡可能相差不多，而通過布袋延伸至容器底部的方式盡量保證裝填高度的差異最小化。

2、觸媒的裝填

2.1裝填工具及人員準備

準備好裝填所需工具：消防水管、帶線電箱、變壓器、防護面罩、油布、繩梯、保險帶、噸袋、卷尺、吊尺、叉車、吊車、空壓機、手套、頭燈、防護眼鏡、記號筆、連體服、腳踏板、木板等。

配備相關人員：記錄員1名、工藝員1名、協調員1名、叉車工1名、吊車工1名、開蓋工1名、推桶工4名、牽袋工3名、接袋工3名、進罐工1名，共17人。

2.2裝填前的確認工作

在裝填觸媒之前，要確保底部支撐格柵焊牢、拼裝固定好，鋪好絲網后，設備專業人員進入容器內部檢查絲網的邊角折邊是否貼緊器壁，防止邊際空隙落下觸媒至容器底部。容器具備裝填條件后，將與容器相連的管線上下游閥門關閉，打開人孔，分析容器內氧含量高于20%，辦理受限空間作業許可證后方可進入。底部排污口用油布包好堵住，待裝完之后清掃罐底灑落下來的觸媒粉末后再拿掉。而頂部如有出入接口管道延伸至罐內并開口朝向向上，需拿油布包裹開口，以防裝填時從此口落入管道之中。檢查裝填所用工具是否齊全。檢查觸媒和瓷球是否符合要求，數量是否足夠，觸媒是否破碎，如發現粉碎嚴重應進行篩選。確認觸媒設計裝填密度，確認瓷球設計裝填密度。

2.3觸媒的裝填步驟

（1）拆除床層壓緊格柵，以便于進罐人員活動和填裝，拆除時記錄每塊格柵的位置以便于回裝，按照裝填進度逐層回裝。按要求將底部的支撐柵板安裝固定好。

（2）用吊車將袋裝惰性瓷球運送至裝填平臺，從人孔將瓷球送入容器內。瓷球及剛開始幾袋觸媒需進罐工佩戴好密閉式呼吸器、連體服、防護面罩及眼鏡、板鞋等，順著繩梯進入罐底。開始裝填時，先將不同規格的瓷球按照裝填圖逐層裝填。瓷球和觸媒用底部固定有消防水帶的方形料斗一直順至底部，進罐工需手拿消防水帶均勻地鋪好瓷球及觸媒，一定要注意絲網邊角，防止瓷球從器壁縫隙處掉下。

（3）記錄員記錄每一次觸媒裝填的時間，并盡量保證每次裝填時間相差不超過1分鐘。而每裝填完500mm觸媒為1個周期，進罐工需重新下罐用木板將觸媒刮鋪整齊，記錄員將吊尺放下以記錄每一周期的裝填高度。

（4）裝填高度要以容器的實際尺寸為準，一般容器都焊有限位圈，確保觸媒的裝填高度并留下上層瓷球的空間。一般情況下，瓷球裝填完后剛好與限位圈持平。

（5）當所有觸媒及瓷球裝填完畢之后，進罐工將頂部絲網鋪好，而壓緊格柵直接壓在頂部絲網上面并用螺栓拼接固定，注意絲網與容器壁的貼合，然后再安裝兩根橫梁將格柵、絲網固定。

（6）清掃掉罐底掉落粉塵后，拿掉頂部管口和底部管口遮蓋油布，回裝容器頂部和底部人孔，觸媒裝填完畢。

3、不同因素對觸媒裝填的影響

觸媒裝填過程中，一些因素直接影響觸媒的性能。其中裝填密度的大小、絲網規格的選擇、瓷球的選擇對其影響最為明顯。

3.1裝填密度

觸媒的裝填密度也就是容器單位體積下所裝催化劑的重量。裝填密度是觸媒的裝填作業最為重要的考察參數，一般列入裝填考核指標之中。裝填密度的大小直接影響觸媒反應的性能。裝填密度越大，單位體積內所裝觸媒量越多，起催化作用、助催化作用或吸附作用的觸媒量就越多，收率越大。但并非裝填密度越大越好，隨著裝填密度的加大，觸媒之間的空隙也就隨之減小，物料通過容器所受阻力增大，反應停留時間增長，可能導致過度反應發生，極端情況下反應溫度無法控制會導致停車事故。此外，裝填密度過大也會對觸媒強度產生影響，導致觸媒破損，從而降低了反應的有效部位，堵塞下游管線閥門。因此合適的裝填密度尤為重要。

3.2裝填時間

噸袋觸媒裝填間隔盡量保持一致，因為觸媒為顆粒狀固體，裝入容器中后相互之間會自行擠壓，受重力的作用使得開始較松的狀態變成較緊的狀態。而裝填時間的一致性保證了重力作用的均衡性，盡可能使得袋與袋之間的裝填密度相同。而一個周期之后的裝填時間比上一周期適當縮短，因為底部的觸媒受上面觸媒重量的影響，壓緊度也會有所增加。

3.3裝填高度

裝填高度要以罐的實際高度為準。每裝500mm左右均需將吊尺吊下進行測量，確保裝填高度的一致性，高度一致則體積一致。如果裝填高度比平均值低，則可以在下一袋多倒入一些，反之如果裝填高度比平均值高，則可以在下一袋少倒入一些。而當每一個周期的裝填質量與裝填高度產生矛盾時，以裝填高度為準。

3.4絲網規格

絲網一般情況下鋪于支撐格柵之上和壓緊格柵之下，主要是防止觸媒掉入容器底部，同時也可以起到支撐作用。有些情況下，按照設計單位要求，瓷球與觸媒之間，不同規格觸媒之間也需鋪設絲網。大部分的絲網采用304或316不銹鋼制成。而絲網規格一般以目數乘以絲徑來表示。比如20mesh×1.8，即該絲網目數為20目，絲徑為1.8mm。絲網目數也就是每英寸的網孔數。目數可以說明絲網孔洞絲與絲之間的疏密程度，目數越高絲網越密，網孔越小。選擇合適的絲網規格是裝填觸媒好壞的關鍵。

3.5絲網強度

當絲網目數高時，絲徑往往很小，但絲徑并非越細越好，絲徑越細，絲網強度越小，容器充壓、泄壓以及再生時的強大氣流有可能將絲網沖破，因此合適的絲徑也是確保絲網能否滿足工藝條件的重要條件。

3.6瓷球的選擇

在裝填觸媒之前鋪設瓷球時往往需要鋪設兩層甚至3到4層。一般鋪底層瓷球時從下到上瓷球的尺寸逐漸減小，而鋪頂層的瓷球時尺寸則是逐漸加大。由于尺寸較小的瓷球可能會漏入到間隙較大的瓷球里面，因此購買瓷球時，要以體積量進行采購，而在實際裝填過程中也反映出不同規格的瓷球裝填密度不同，瓷球越小裝填密度越大。

4、結語

觸媒的裝填質量的好壞直接影響觸媒的物理化學性能。通過對如何裝填觸媒、裝填觸媒時需要注意的事項進行了闡述，同時就各種因素對觸媒的影響，探討了合適的裝填密度、絲網規格以及瓷球選擇等裝填因素是保證觸媒性能的關鍵所在。

參考文獻

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