[发明专利]一种甲醇触媒升温还原的方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂升温还原技术，具体为一种甲醇触媒升温还原的方法。

背景技术

现在化肥企业在进行甲醇合成时一般使用的是Cu-Zn-Al系催化剂，该系催化剂未还原以前呈氧化态，是由高纯度Cu(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂溶解在Na₂CO₃溶液中用共沉淀法得到(Cu、Zn)₂(OH)₂CO₃沉淀，然后加入Al₂O₃和Cr₂O₃等元素经高温形成的多孔结构的圆柱体小颗粒，而甲醇合成需要单质铜作为反应媒介，因此需要将其还原后使用。甲醇触媒升温还原是放热反应（其它变换、合成触媒升温还原都是吸热反应），如果在升温还原过程中不能准确地控制升温速率和放热量，很容易导致触媒急剧升温而“烧毁”的情况，这在许多生产厂家时有发生，不是触媒报废，就是活性不行缩短使用寿命，而触媒厂家提供的升温还原方案控制要点和升温速率都比较模糊，不利于操作。

基于上述原因，需要对甲醇触媒升温还原进行改进，使得触媒在还原过程中避免被高温“烧毁”而报废，以延长其使用寿命。

发明内容

本发明为解决目前甲醇触媒在还原过程中容易被“烧毁”的技术问题，提供一种甲醇触媒升温还原的方法。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种甲醇触媒升温还原的操作方法，包括以下步骤：（a）升温阶段；反应系统由室温升至70℃，触媒分层温度差为0℃，升温速率15-20℃/h，时间3~4h；（b）还原阶段初期；第一阶段，触媒层热点温度由70℃升至80℃，触媒分层温度差5℃，升温速度率0-5℃/h，出水量≦1~3Kg/吨触媒/h，时间2~3h，；第二阶段，触媒层热点温度由80℃升至95℃，触媒分层温度差10-15℃，升温速度率0-1℃/h，出水量≦3~5Kg/吨触媒/h，时间20~25h；（c）还原主期；第一阶段，触媒层热点温度由95℃升至120℃，触媒分层温度差5-10℃，升温速率1-3℃/h，出水量≦2~4Kg/吨触媒/h，时间15~20h；第二阶段，触媒层热点温度由120℃升至140℃，触媒分层温度差5℃，升温速率0-1℃/h，出水量≦3~5Kg/吨触媒/h，时间20~25h；第三阶段，触媒层热点温度由140℃升至160℃，触媒分层温度差0-5℃，升温速率1~3℃/h，出水量≦2~4Kg/吨触媒/h，时间10~15h；（d）还原末期；第一阶段，触媒层热点温度由160℃升至200℃，触媒分层温度差0℃，升温速率3-10℃/h，出水量≦1~3Kg/吨触媒/h，时间5~10h；第二阶段，触媒层热点温度由200℃升至240℃，触媒分层温度差0℃，升温速率10℃/h，出水量≦1~2Kg/吨触媒/h，时间4h；（e）恒温阶段；温度范围为240℃，触媒分层温度差0℃，升温速率0℃/h，出水量≦2Kg/h，时间保持2h。以上各个步骤中，全部要求保持系统压力为5.0Mpa，系统循环气量保持2000h^-1的体积空速，系统气体中H₂含量以体积分数计算为70%。

升温还原过程使用合格的新鲜气（即合成补气），气体中H₂含量70%左右（体积分数），其余成分为N₂，CO和CO₂含量几乎没有，这样极大程度地避免了触媒在部分还原有活性后甲醇反应热量产生导致触媒温度突升（假如气体使用脱碳后净化气，气体中含有1.0%~2.0%的CO%和CO₂%，有CO+2H₂=CH₃OH+Q           CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O+Q两个强放热反应发生）。

根据金属活性排序：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Se、Pb都排在H前面。Zn和Al的活性比H强，Cu的活性比H弱，因此一般还原反应只发生CuO的还原反应：

             CuO+H₂=Cu+H₂O+86.5KJ/mol