甲烷化.docx

1、甲烷化目 录一、岗位说明书二、生产原理三、工艺流程四、主要设备一览表（见附图）五、工艺指标六、系统开车程序七、系统停车程序八、不正常现象及处理措施九、生产正常操作方法及注意事项十、常见事故及处理措施十一、岗位存在的主要危险因素辨识十二、安全环保和职业卫生危害防护十三、附图、附表一、岗位说明书单位名称：净化车间甲烷化岗位岗位名称甲 烷化所 在部 门直 接上 级定员人数工作职责 负责甲烷化炉、甲烷化换热器、净化气水冷器、净化气分离器等设备的开停车和正常生产操作；管道、阀门及仪表的维护保养；负责系统的缺陷检查登记，消除及联系处理，防止系统泄漏污染环境。做好设备检修前的工艺处理工作，检修后的试运行和验

2、收工作，负责本岗位消防器材，防毒面具等的使用保管和更换，负责本系统安全稳定生产。岗位任务在甲烷化触媒作用下,将碱洗气中残余的CO和CO2反应生成甲烷,使CO+CO22010-6,为合成氨提供合格的净化气。任职要求推荐学历：高中以上学历。专业技能要求：掌握初级计算机知识、懂化工生产原理。经验要求：能解决处理本岗位各项事宜并具有实际工作经验。能力要求：对生产工艺、设备故障有一定的判断解决能力。证件要求：上岗证、安全消防证。二、生产原理2.1 主要物料性质甲烷: 甲烷是无色、可燃和无毒的气体。沸点为-161.49。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20、0.1千帕时，1

3、00单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。2.2 主反应原理和反应特点1甲烷化反应机理CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJCO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ甲烷化反应是可逆、放热、体积缩小的反应。2甲烷化工艺条件的选择（1）温度：温度低对甲烷化反应平衡有利，但温度过低，CO会与镍生成羰基镍，而且催化剂达不到起活温度反应速度慢，催化剂不能充分发挥作用。提高温度，可以加快甲烷化反应速度，但温度太高对化学平衡不利，也会使催化剂超温，活性降低。实际生产中，温度低限应高于生成羰基镍的温度。J105触媒的操作温度一般控制在280420。（2）压力：甲烷化反应是体积缩小的反应，

4、提高压力有利于化学平衡向生成甲烷的方向移动，使反应速率加快，从而提高设备和催化剂的生产能力，实际生产中，甲烷化操作压力由合成氨总流程确定，一般为1 Mpa3Mpa。（3）原料气成份：甲烷化反应是强烈的放热反应,随CO和 CO2浓度的增大，甲烷化床层温度升高。在绝热情况下,原料中每增加0.1%的CO转化为CH4原料气的温度会升高7.4, 原料中每增加0.1%的CO2转化成CH4原料气的温度会升高6左右。原料气中CO和CO2含量高，易造成催化剂超温，同时使进入合成系统的甲烷含量增加，所以要求原料气中CO+CO2的体积分数小于0.7%（一般小于0.5%）。原料气中水蒸气含量增加，可使甲烷化反应逆向进

5、行，并影响催化剂的活性，所以，原料气中水蒸气含量越少越好。3甲烷化反应的副反应（1）当燃料气中有O2存在时，有以下反应：O2+2H2=2H2O+484KJ如果原料气中含微量的氧其温升要比CO 和CO2高得多，每1%的O2会使甲烷化炉床层温度升高165，所以原料气中应严格控制氧的进入，否则引起甲烷化炉严重超温导致催化剂失活（2）在某种条件下，还会有以下副反应：2CO=C+CO2Ni+4CO=Ni(CO)4 （羰基镍）分解析碳反应，是一种有害的副反应，会影响催化剂的活性，在甲烷化正常操作的条件下，是不会发生的，但温度超过500有可能发生这种反应。生成羰基镍的反应，也是放热和体积缩小的反应，低温、高

6、压有利于生成羰基镍，压力在1.4MP，CO为1%的条件下生成羰基镍的最高温度为121，而甲烷化反应正常操作温度都在300以上，实际生产中不会有羰基镍生成。但在升温、降温或事故停车时，甲烷化炉温度可能低于200，这时若遇到含CO的原料气就会生成羰基镍。羰基镍不仅会造成催化剂活性组分镍的损失，而且是剧毒物质，人吸入会中毒。主要症状为头痛，恶心呕吐，呼吸困难，甚至昏迷。空气中允许的最高含量为0.001mg/m3,实际生产中必须采取措施加以防范。三、工艺流程由脱碳塔顶出来的碱洗气温度80,经碱洗气分离器分离掉气体中夹带的溶液及冷凝水后,进入甲烷化换热器壳程,温度升至250270,进入中变换热器壳程继续

7、换热至280300左右,然后经甲烷化炉入口温度调节阀进入甲烷化炉,把残余的CO、CO2在甲烷化触媒作用下转化成甲烷和水蒸汽,使出口净化气中CO+CO22010-6,温度约300320的净化气进入甲烷化换热器管内与碱洗气进行换热，温度降至110146，进入净化气水冷器冷却至40以下，再经净化气分离器分离掉冷凝液后，送高压机供合成使用。四、主要设备一览表（见附图）五、工艺指标1 温度 甲烷化换热器出口碱洗气 250270 甲烷化炉入口碱洗气 270320 甲烷化炉触媒层热点 280420 甲烷化换热器出口净化气 146 出工段净化气 402 压力 入甲烷化炉碱洗气 1.50 MPa1.55MPa

8、出工段净化气 1.43 MPa1.55MPa， 甲烷化炉压差 135KPa3 液位 净化气分离器液位 20%40%4 分析 甲烷化炉出口CO+CO2 20106六、系统开车程序 6.1 甲烷化岗位原始开车 6.1.1 甲烷化岗位吹扫1 吹扫的目的意义 吹扫的目的：在管道设备安装过程中，会残留灰尘、泥沙、焊渣和锈蚀物等杂物。通过空气或蒸汽等介质，把管道设备中的这些杂物吹出。以防在开车过程中堵塞设备、管道，卡住阀门。确保顺利试车和长周期安全生产。2 吹扫前的准备工作 所有设备、管道、阀门、盲板、仪表均安装完工，经质量验收合格，负责人签字。 现场所有不用的架子，临时的梯子，均已拆除，现场清理干净。

9、准备好吹扫用的工器具 所有仪表均已调试完毕，且灵敏、准确、好用。 所有阀门、导淋阀、压力表阀、取样阀处于关闭状态。 脱碳岗位所有设备管道吹除完毕并合格。 现场需要依次拆开的法兰：甲烷化换热器壳程进口阀前法兰；中变换热器壳程进口阀前法兰；拆下冷激副线上自调阀；甲烷化炉出口阀前法兰；净化气水冷器进口法兰；净化气分离器进口法兰；放空总管阀前法兰。3 吹除流程：放空 碱洗气分离器 甲烷化换热器（管间） 中变换放空 放空热器（管间） 甲烷化炉 甲烷化换热器(管内) 放空净化气水冷器 净化气分离器 高压机进口放空 低压机进口放空4 吹扫操作方法脱碳工段吹扫合格后，断开甲烷化换热器壳程进口阀前法兰，在法兰断

10、开处插铁皮盲板，联系调度通知低压机送空气，吹扫干净，用棉纱布擦拭拆开口，无杂物锈迹后恢复，吹扫合格后恢复。拆下冷激副线上自调阀分别打开前后截止阀吹扫合格后，装好自调阀，关闭前后截止阀。断开甲烷化炉出口阀前法兰，插上铁皮盲板，吹扫合格后恢复。断开净化气分离器出口阀前法兰，插上铁皮盲板，吹扫合格后恢复。断开放空总管阀前法兰插上铁皮盲板，吹扫合格后恢复。吹扫时用木槌敲打焊缝。在吹除过程中不能憋压，吹除时压力为0.3 Mpa - 0.5Mpa。吹除完后检查导淋、排污、取样点、阀门是否堵塞，如有堵塞应立即疏通。5吹扫注意事项 注意所有设备付线、冷激线和放空线的吹除； 控制吹扫压力不大于0.5Mpa用设备

11、前阀门控制压力； 吹除过程中应关闭压力表阀、取样阀、导淋阀，所有自调阀前后截止阀，防止堵塞阀门或卡住自调阀。 吹除人员应戴好防护用具及防尘口罩、眼罩。 专人负责协调指挥。6.1.2甲烷化反应触媒及填装 1 组成及性能：甲烷化催化剂以NiO为主要成分、Ai2O3为载体、MgO或Cr2O3为促进剂。为了提高催化剂的耐热性，有时还加入稀土元素作促进剂。甲烷化催化剂含镍15%30%,比甲烷蒸汽转化的镍含量高，这是为了提高它的低温活性。 2 还原与氧化： 还原：甲烷化催化剂在使用前，必须将NiO还原成金属Ni才具有催化活性。一般用氢气或脱碳后的原料气还原，其反应如下： NiO+ H2 = Ni+ H2O

12、+1.26 KJ NiO+CO= Ni+ CO2+38.5 KJ 氧化：还原态的甲烷化催化剂能与氧发生剧烈的氧化反应：2Ni+O2=2NiO+484.88KJ ；Ni+H2O=NiO+H2+1.254KJ若催化剂与大量的空气接触，放出的反应热会把催化剂烧坏，因此，在长期停车时必须用预先氧化的方法使之钝化后，再与空气接触。 3 甲烷化催化剂的中毒： 除羰基镍为甲烷化催化剂的毒物外，还有硫、砷和卤素也能使它中毒。硫对催化剂的毒害时积累的，当吸附硫大于0.5%时，催化剂活性就完全丧失。砷对催化剂的毒害更为严重，当吸附量达0.1%时催化剂活性即可丧失，因此，采用砷碱法时必须小心操作，以免把砷的溶液带入

13、甲烷化系统。为了保护催化剂，可在甲烷化催化剂上设置氧化锌或活性炭保护剂，为避免卤素对催化剂的毒害，在操作中应防止含氯的水或蒸汽进入甲烷化炉。 4 甲烷化炉装填情况表（J105）：层数触媒型号装填高度（m）装填方数上层耐火球500.1m07 m3丝网（8目两层）两层14 m25（56）催化剂J105205m145 m3丝网（8目两层）两层14 m2耐火球500.1m07 m3丝网（8目两层）两层14 m2下层5（56）催化剂J105205m145 m3丝网（8目两层）两层14 m2耐火球50锅底铺平 5 甲烷化触媒的装填方案 清理甲烷化炉内的杂物，检查篦子板是否结实完好。 装填前先在炉内标出装填

14、高度线，确保装填量。装填前检查催化剂是否有粉尘及碎片，若有应用钢丝筛网筛过后填装。 装填时先装下层，篦子板上先铺50mm耐火球一层，高度100mm，然后铺一层钢丝网，钢丝网要擦边，防止催化剂漏下，钢丝网规格为8目。在钢丝网上装催化剂到指定高度。 再装上层，篦子板上先铺50mm耐火球一层，高度100mm，然后铺一层钢丝网，钢丝网要擦边，防止催化剂漏下，钢丝网规格为8目。在钢丝网上装催化剂到指定高度，再铺一层钢丝网，最后铺50mm耐火球一层 装填时应从较低的高度轻倒入，颗粒自由下落的高度不大于0.5m，装填过程催化剂应均匀分布铺开，不可集中成堆后再耙平，而导致气流分布不均匀产生偏流。 催化剂装填完

15、后将床层表面耙平，不可直接踩踏催化剂和热电偶，投料人员进入炉内应踩木板。 催化剂装填应选择晴天一次性装完，防止受潮。 装填工作完成后及时将炉体密封，准备试漏、置换、升温还原。 装填时要有专人负责，对各种数据和参数及时测量并记录，存档备查（批量、容积、热电偶的相对位置）。6.1.3甲烷化岗位试压查漏所有设备管道吹除干净，设备内的杂物清理干净，所有触媒已装填完毕，并吹除干净触媒粉尘后，通知调度送空气。甲烷化工段分两段憋压试漏。用甲烷化炉出口阀，先对甲烷化炉前设备管道试压试漏，再用净化气分离器出口阀对整个甲烷化工段试压试漏。按吹除流程分别经过：0.5MPa、1.0 MPa、1.5 MPa三次试压，并

16、用肥皂水在焊缝、法兰、人孔、卸料孔处涂抹，并做好漏点标记，待卸压后，进行处理。再进行打压，直至无漏点。6.1.4甲烷化岗位置换流程及操作 1 甲烷化系统的置换流程：前工段N2 碱洗气分离器 甲烷化换热器（管间） 中变换热器（管间） 甲烷化炉 新鲜N2 6M25 活性碳槽 升温炉 升温管线 甲烷化炉 甲烷化换热器（管内） 净化气水冷器 净化气分离器 4M50一进 6M25一进 2 甲烷化系统的置换操作： 打开升温炉至甲烷化炉升温管线的阀门，在甲烷化炉入口阀前放空，分析O20.5%。 N2经甲烷化换热器（管间）、中变换热器（管间），在甲烷化炉入口放空，分析O20.5%。关闭甲烷化炉入口放空阀，打开

17、甲烷化炉入口阀，在高压机一进放空，分析O20.5%。 注意：甲烷化换热器到中变换热器之间冷激管线的置换。 打开各导淋阀、压力表阀、取样点阀排放。 置换合格后，保压0.3MPa。6.1.5甲烷化触媒的升温还原 1 触媒升温还原以N2为载体，升温炉为热源，碱洗气为还原介质，对甲烷化炉触媒进行升温还原，具体流程如下： 补充N2 碱洗气 循环N2低压机 活性碳槽 升温炉 甲烷化炉 甲烷化换热器 净化气水冷器 净化气分离器 排放 高压机入口 循环N2低压机 2 甲烷化触媒升温还原曲线(J105触媒)温度速率(/h)时间(h)介质说明常温120304N2出水120恒温4N2出水120300306N2出水3

18、00恒温4N2拉平床温30035086N2+碱洗气配碱洗气还原350恒温6N2+碱洗气配碱洗气还原后，逐渐加大350400124碱洗气加大配气量，使H2浓度60%以上400恒温4碱洗气充分还原400280-206碱洗气 3 操作步骤 联系调度启动循环N2压缩机，按上述流程进行，当分析O20.5%，CO+H20.5%后，系统建立氮循环。 净化气水冷器建立水循环。 联系干法岗位点燃升温炉，根据甲烷化升温速率进行升温，根据要求及时调节升温炉出口温度，一般升温炉出口温度不大于床层温度50。 当温度升到250300时，触媒中的NiCO3分解会产生部分CO2浓度最高可达4%,此时应该增大空速,增大循环气排

19、放量,防止CO2发生甲烷化反应引起超温,烧坏触媒。 当甲烷化炉热点温度升到300时，恒温4小时，恒温时加大空速，尽量拉平床层温差。然后向甲烷化炉配入合格的碱洗气（总S1ppm CO0.3% CO20.3%）开始配H2控制H20.5%，视床层温升逐渐增加碱洗气的配入量（切记配碱洗气时打开入口阀前导淋排尽冷凝水，严防冷凝水带入甲烷化炉造成甲烷化炉垮温）。 当温度达到350恒温结束后，可逐渐将N2退出。停循环氮压缩机，升温炉灭火。经过甲烷化炉的气体在出工段放空。关升温气入甲烷化炉阀门，并插上盲板。为了防止还原不彻底，可把温度提到400，以获得触媒最佳活性。若床层温度升不上去，可稍开吸收塔付线，提高甲

20、烷化炉CO2含量。当分析甲烷化炉出口气中CO+CO22010-6时，即认为还原结束。 慢慢打开碱洗气入甲烷化换热器进口阀，碱洗气进中变换热器进出口阀、甲烷化炉入口阀，缓慢关吸收塔后放空，开甲烷化系统出口放空，将碱洗气少量串入甲烷化炉。按20/h的速率把甲烷化触媒降至280，再次分析微量合格后，可向高压机送气。 还原时，应加大甲烷化炉入口CO、CO2分析频次，每小时应作3次，严格控制入炉气中CO+CO20.5%，还原过程中，应尽可能提高空速，以利于还原过程中生成的水及时排出，使触媒获得较大的镍微晶表面积。升温还原中，要做到提H2不提温，提温不提H2，升温还原气中，要逐渐将氢提至60%左右。6.1

21、.6甲烷化岗位开车步骤 1 认真巡回检查，及时排放导淋，将各手动阀和自调阀调整在正常状态，消除隐患，确保开车安全顺利。 2 净化气水冷器在升温还原前建立的水循环继续循环，注意净化气分离器的液位在工艺指标内。 3 甲烷化触媒升温还原结束后，分析碱洗气合格，排净甲烷化工段各工艺气管道内积水，打开碱洗气入甲烷化换热器进口阀，碱洗气进中变换热器进出口阀，碱洗气在甲烷化炉入口阀前放空，待甲烷化炉入口碱洗气温度250，。可稍开甲烷化炉入口阀充压，压力平衡后向甲烷化炉串气，将放空逐渐倒至出工段放空，视甲烷化触媒温度，加大进气量，轻负荷运行。待温度、压力正常后，净化气中CO+CO220106时，联系调度通知高

22、压机岗位接收净化气，转入正常生产。6.2 甲烷化岗位正常开车分析碱洗气合格后，打开各设备进出口管线上导淋，排净管内积水，将温度250碱洗气串至甲烷化炉入口。可稍开甲烷化炉入口阀充压，压力平衡后向甲烷化炉串气，将放空逐渐倒至出工段放空，待温度、压力正常后，净化气中CO+CO220106时，联系调度通知高压机岗位接收净化气。注意： 净化气冷却器在开车前要及时通水。确保净化气的温度在正常工艺指标内，生产正常后，将各付线关闭，改为正常生产流程。 认真巡回检查，及时排放导淋，将各控制点调整在正常范围，消除隐患，确保生产安全稳定。6.3甲烷化岗位临时停车后的开车短期停车后再开车应注意甲烷化炉床层温度，若床

23、层温度在200以上，可直接将工艺气导入甲烷化炉内充压、升温后转入正常生产。若床层温度在200以下，一方面为防止生成羰基镍，另一方面甲烷化触媒活性低，导致甲烷化反应不彻底。所以须用合格氮气将床层温度升到250以上（升温速率尽可能达70/h），再导入工艺气转入正常生产。7、系统停车程序7.1甲烷化岗位正常停车 1 接调度通知，高压机停车后，打开净化气出工段放空的同时关出工段净化气大阀。 2 关甲烷化炉进出口阀，同时开吸收塔后放空，将甲烷化炉切出。 3 如果短期停车，将甲烷化炉进出口阀关闭，甲烷化炉保温保压。 4 如果甲烷化系统长期停车或者更换触媒，应先将甲烷化炉卸至常压，用蒸汽或N2将炉温降至20

24、0，再往蒸汽或N2中配入少量空气进行钝化。开始配入空气量控制O20.3%，床层温升50/h，逐渐加大空气量，但每次O2增加量不得超过0.5%，最高不超过6%。钝化时温度不能超过550，因为600时镍催化剂会生成铝酸镍（NiAl2O4），在还原时很难还原成金属镍，故钝化时要防止生成铝酸镍。待空气全部通入，停用蒸汽，床层无明显温升，即可认为钝化结束，然后用N2将触媒层温度降至常温。钝化过程中如发现超温，应立即关小配空气阀，待温度正常后方可继续配空气。7.2 甲烷化岗位临时停车 1 接临时停车通知后（或事故停车信号），打开进甲烷化工段放空和出甲烷化工段放空，关闭出工段净化气大阀，控制好系统压力。 2

25、 关甲烷化炉进、出口阀，使设备处于保温保压状态。 3 停车时间相对较长时，可降压降温，然后用99.95%氮气或氢氮气维持正压，严防空气和CO、CO2的原料气进入炉内。7.3甲烷化岗位紧急停车 1 接紧急停车命令后，总控岗位职责是关甲烷化冷激自调阀。 2 现场岗位职责：（1）关闭净化气出口阀，使系统压力稳定，并关闭甲烷化炉进出口阀，避免引起甲烷化炉温度下跌； （2）停车完后，现场巡检，观察各阀门开关是否正常，净化气分离器液位是否在规定的范围内。8、不正常现象及处理措施序号事故类别事故原因事故后果处理方法1系统断电电气事故运转设备跳车中压气串入低压设备催化剂超温紧急停车关闭甲烷化系统入口和出口阀门

26、保压、保温。2设备泄露设备原因发生着火、爆炸等紧急停车，甲烷化炉保压、保温。3自调阀失灵自调阀信号中断自调阀机械故障甲烷化催化剂超温或垮温，损坏设备用手动阀调节联系仪表人员维修4入口CO、CO2升高变换或脱碳事故甲烷化催化剂超温降低甲烷化入口工艺气温度，改善变换或脱碳操作，降低系统负荷直至停车。5甲烷化炉出口微量超标脱碳气CO2超标，低变出口CO超标甲烷化换热器内漏使氨合成塔催化剂中毒加强脱碳和低变操作，降低低变出口CO2 和CO含量停车处理，更换催化剂停车处理，检修设备9、生产正常操作方法及注意事项9.1 甲烷化岗位正常操作 1 甲烷化炉的正常操作是控制催化剂床层温度在适宜温度范围，保证甲烷

27、化炉进口气体中CO、CO2、H2S的含量和出塔微量合格。确保合成氨净化气不含水，水蒸气浓度不超标。 2 经常检查净化气分离器室内液位计指示与现场液位计指示是否一致，若发现不正常，应及时联系仪表工进行校对和修理，现场液位计每班要检查一次液相和气相阀是否堵塞。 3 按初、中、后期三个阶段严格控制甲烷化触媒使用温度。严禁甲烷化炉超温和带液，以免缩短触媒的使用寿命。9.2 甲烷化岗位各设备出现泄漏处理方法甲烷化换热器、甲烷化炉、净化气水冷器、净化分离器若泄漏，通知后工段停车，前工段减量维持生产，碱洗气在碱洗气分离器前放空，本工段停车，卸压、置换合格后迅速处理漏点，然后通知前工段加量，后工段开车。9.3

28、 甲烷化岗位各容器设备操作方法甲烷化炉、甲烷化换热器、净化气水冷器、净化气分离器，严格执行工艺指标。严禁超压、超温、超负荷运行，充压、置换、放空、卸压必须缓慢，以防填料打翻，影响设备使用寿命，定期对各设备管道测厚、安全阀校验、并做好记录。10、常见事故及处理措施10.1 事故名称：甲烷化炉超温如何处理 1 事故原因（1）碱洗气中CO2超标；（2）低变气中CO超标；（3）生产负荷过大；（4）中变换热器泄漏；（5）入口温度过高。 2 事故处理（1）如CO2超引起超温首先检查：溶液碱度及再生度；压力、液位是否稳定；及时联系配电了解电流有无变化，并通知现场操作工将循环量加至正常为止。（2）如CO超标首

29、先通知中、低变岗位迅速降低CO含量，如长时间降不到正常工艺指标内，联系后工段减量或切气停车；（3）联系调度减量生产；（4）停车检修处理；（5）调节冷激付线调节入口温度至正常。10.2事故名称：高压机跳闸 1 事故现象（1）系统压力猛涨。 2 事故处理（1）发现系统压力猛涨，迅速开启甲烷化炉进口前放空和净化气分离器出口阀前放空，稳定系统压力；（2）联系调度、高压机岗位，确定高压机是否全部跳闸；（3）关系统出口大阀，联系调度前工段减量生产；（4）关甲烷化炉进出口阀，系统保温保压。10.3事故名称：甲烷化炉碱泡的原因及处理 由于吸收塔堵塞或负荷过重，引起吸收塔泛塔，带液至甲烷化炉。这种情况首先表现为甲烷化炉进口气体温度明显下降，出工段压力上升。如发现此现象，应判断清楚是否是吸收塔带液，如是带液应果断切气停车，气体在低变出口放空。从碱洗气分离器将溶液回收到地下槽，同时用蒸气吹扫甲烷化炉，将溶液吹扫干净，根据实际情况开车。11、岗位存在的主要危险因素辨识 甲烷: 在空气中爆炸范围为5% 15%； 一氧化碳: 空气混合爆炸极限为12.5%74%。12、安全环保和职业卫生危害防护12.1 安全阀安装和使用中的注意事项 按安全阀阀瓣开启高度可分为微启式安全阀和全启式安全阀，微启式安全阀的开启行程高度为：0.05d0（最小排放喉部口径）；全启式安全阀开启高度为0.25d0（最小排放喉部口径）。