NC(ICI)74—1型氨合成催化剂在卡萨利氨合成塔的升温还原
合成氨双塔催化剂升温还原小结
%
pH 值 mo l/L mo l/L mo l/L
10. 26
0. 0984 0. 0855 - 0. 0089
碘 10. 27 标 10. 29 液 10. 09 1 10. 27
10. 28
碘 10. 28
标 液
10. 28
2 10. 28
0. 2
0. 04 0 0. 2
0. 04 0
11. 25
温度在 340 e 时, 触媒已开始还原, 并有水明显 出现, 视出塔水汽浓度调整循环量, 以 5 e / h的速 率升温至 400 e , 如水汽浓度高可放慢速度或恒温, 升温时间 12 h。当热点温度升至 400 e 后, 触媒已 明显出水, 调整循环量, 以 3~ 4 e / h的速 率升至 420 e , 升温时间 6 h。调整循环量以 2~ 3 e / h的 速率升至 450 e , 当温度在 430 e 时, 已有大量出水 现象, 出塔水汽浓度极易超标, 在此期间, 应绝对避 免温度有较大幅度的波动, 温度的调节幅度及波动
升温期间, 应保持同平面温差在 10 e 以内, 轴 向温差在 100 e 以内, 若有超标, 采取恒温措施, 待 达到指标后再继续升温。
2. 2. 2 还原初期 调整循环量, 以 20 e /h的速率升温至 340 e ,
升温时间 2 h。控制指 标: 氨冷 温度: - 10~ 0 e , H 2: \ 75% , 压力 6. 0 MP a, 出塔 水汽 浓度 [ 2 g / Nm 3, 同时冷凝塔、分离器要定期错开排水。 2. 2. 3 还原主期
氨合成催化剂升温还原经验总结
氨合成催化剂的还原通常是在合成气的氛围 中进行的，其主要影响因素［３］如下。
（１） 压 力。提 高 压 力 可 以 加 快 反 应 速 度， 有利于还原过程氨的生成，弥补电炉功率不足， 但氨合成速率加快也抑制了催化剂颗粒内部水汽 的逸出，增加催化剂水汽中毒的机会。
（２） 温度。提高还原温度可明显加快还原 速度，但催化剂还原速度过快，容易使还原所产 生的水汽浓度超标，导致活性铁反复氧化还原， 促使铁晶粒长大，引起催化剂活性降低；同时， 温度波动对催化剂活性影响也很大，会降低催化 剂的活性和使用寿命。
［摘 要］ 介绍氨合成催化剂升温还原的必要性、还原原理、还原质量的影响因素、还原特点，结合 工程应用实例总结出氨合成催化剂升温还原过程中的一些经验做法、注意事项和紧急情况的处理方法。
［关键词］ 氨合成催化剂；预还原催化剂；αＦｅ；升温还原；经验总结 ［中图分类号］ ＴＱ１１３２６＋６ ［文献标志码］ Ｂ ［文章编号］１００４－９９３２（２０１６）０３－００３１－０３
１ 氨合成催化剂
氨合成催化剂一般由预还原和氧化态催化剂 组成，所有催化剂在还原前是没有活性的，必须 用 Ｈ２ （或氢氮混合气） 将 Ｆｅ３Ｏ４ 或 ＦｅＯ还原为 αＦｅ［１］，才对氨合成反应有催化活性。氨合成催 化剂的良好性能与氧化态催化剂的化学组成、还 原条件及方法有关。因此，合成氨企业十分重视 氨合成催化剂的升温还原工作。 １１ 预还原氨合成催化剂
NC-74—1型氨合成催化剂应用总结
升温方 案 》进行 ，采用 高氢 还原方 法 ，以还 原 出 水 率控 制还 原进 度 。我 公 司采用 同时监 控小 时 出
水 量和 合成塔 出 口水汽 浓度 的方法 来控 制还 原进 度 ，累计 时 间达 到 ２ ６ｈ ０ ，还 原 期 间 ，增 压 速 率 ＜ ０ １ ＭＰ ／ ，压 力 ＜ ９ ０ ＭＰ ，水 汽 浓 度 ． ａ ｈ ． ａ ＜ ３ ０ ×１ ～ ，升温 速率 初 期 ４ ０ ０ ０ ～８℃／ 、后 期 ｈ
ｃ ｄ ｔｏｎ ｏｎ ｉ
山东华鲁 恒升 化工 股 份公 司大 氮肥 装置 是我 国第一 套 国产化大氮 肥装置 ，与其配 套的 ３ ０ ｔａ ０ ｋ／ 氨合 成 系统是 以水 煤浆气 化气 为原 料气 ，经 中低 温 变 换 ，低 温 甲 醇 洗 脱 硫 脱 碳 、液 氮 洗 脱 除 Ｃ Ｏ、甲烷后送 往 氨 合 成 塔 进 行 反 应 ，整 套 工 艺
１ Ｎ － ４１型 氨 合 成 催 化 剂 的 物 理 性 能 Ｃ７—
ＮＣ ７— 型催 化剂 是南 化公 司研制 开 发 的新 －４ １
产 品 ，具有更 大 、更稳定 的 比表 面积 ，更为 合适 的孔结 构 ，从 而 表现 出更 高 的时空 产率 、选 择性
南 化催 化剂 厂制定 的 《 一４ １型氨 合成 催 化剂 ＮＣ ７ —
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｄｅ ｃ ｉ ｌ ａ ｉ ａ ｄ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ —ｎ ｒ ａ ｉ ｅ ｓｒ ｃ ： ｓ ｒｂｅ ｏ ｄ ｎｇ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎｇ ｒ ｄｕｃ ｉ ｎ ｏ ｍ ｍｏ ａ ｙ ｈｅ ｉ ｃ ｔ ｌ ｓ ， ｔｏ ｆ ａ ｎｉ ｓ ｎｔ ｓｓ ａ ａ ｙ ｔ ａ ａ ｙ ｅ ｎｄ ｓ ｎ ｌ ｚ ｓ ａ ｕｍｓ ｕｐ ｔ ｏｎｄ ｔｏ ｆｃ ｔ ｌ ｔｏ ｒ ｉ ｎ． — ｈｅ ｃ ｉｉ ｎｓ ｏ ａ ａ ｙｓ ｐｅ ａｔｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ａ ｍｏ ａ ｏ ｅ ｔ ｒ；ｃ ｔ ｌ ｔ；ｌ ａ ｉ ｇ；ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｒ ｄｕ ｔｏｎ；ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ｙ ｒｓ ｍ ｎｉ ｃ ｎｖ ｒ ｅ ａ ａｙｓ ｏ ｄｎ ｅ ｒ ｔ ｒ —ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｐ ｒ ｔｎ
氨合成塔催化剂升温还原方案
氨合成塔催化剂升温还原方案氨合成铁触媒通常均以氧化态形式存在（FeO、Fe2O3），而其只有在α-Fe状态下才具有活性，起到催化作用，因此在利用前必需将氧化铁还原成α-Fe，且还原质量的好坏将直接阻碍其利用寿命及企业的经济效益，必需严格依照还原方案进行操作，确保催化剂还原质量。
一、还原方程式及理论出水量一、方程式：FeO+H2=Fe+H2O+QFe2O3+H2=2Fe+3H2O-Q二、理论出水量：3、气体流程循环机出口的气体经油分分离油水后，分成三股：第一股10%的环隙气从下部沿内外筒环隙进入塔上部，从塔顶引出，与热交的热气体汇合后约30-35%再进入冷管制。
第二股5%左右零米冷激气从上部进入合成塔上部，用来调剂合成塔上部温度。
第三股，被塔外热互换器加热到170-200℃、约65-70%的主线气体进入合成塔下部的换热器管内，气体加热到360-410℃，经中心管进入触媒层表面。
通过第一绝热层反映后，气体温度达到460-470℃，与段间冷却器出来的气体在混合散布器内混合，温度降到400-430℃，进入径向框与内筒的环隙向下，从圆周方向径向流向径向筐Ⅰ中部的换热器。
气体通过换热器外壳进入管间，气体从换热器管间上部折流向下，温度降至310-340℃出塔。
出塔气经废热回收器进热互换器管内（下进上出）温度90℃，进入水冷却器，水冷出来的气体降温到40℃，进入冷凝蒸发分离器（1）气体进冷凝器管内，再进氨蒸发器管内，进分离器，分离氨后的气体经导气管从分离器底部引来，再进冷凝蒸发分离器（2），气体进冷凝器关键，再进氨蒸发器管内，出氨蒸发器的气体，与补气油分来的新鲜气汇合，经分离器分离氨后，通过氨蒸发器的中心管进入上部冷凝器的管内，从冷凝蒸发器（2）的冷凝器管内出来的气体在进入冷凝蒸发分离器（1）的冷凝器的管间，冷却进入管内的水冷后的热气体，本身温度提高到25℃以上进入循环机，开始新的一轮循环。
二、还原前的预备工作一、各分析仪器齐全，水汽浓度取样管，出水掏出点接管畅通。
氨合成催化剂装填升温方案
目录1、74-1-H/74-1型催化剂装填升温还原参考方案2、74-1-H/74-1型催化剂生产工艺简图3、74-1-H/74-1型催化剂钝化方案4、74-1-H/74-1型催化剂的计算机模拟计算NC(ICI)74-1-H /74-1型氨合催化剂装填和升温还原参考方案1、总则德州华鲁恒升化工股份有限公司拟采用南化催化剂厂生产的NC(ICI)74-1-H /74-1（以下简称为74-1-H、74-1）型氨合成催化剂，用于新建的三十万吨/年的的合成氨装置中。
为了配合华鲁集团顺利完成这次工作，中国石化集团南京化学工业有限公司催化剂厂对催化剂的装填和升温还原工作特制作此参考方案。
2、技术要求2.1 催化剂装填要均匀密实，避免出现架桥和沟流现象，保证合成气体均匀分布。
2.2 催化剂升温还原要平稳，要防止水汽超标而引起的反复氧化还原现象的发生，还原要彻底，使催化剂发挥最佳性能。
3、催化剂装填要求氨合成塔催化剂筐共分三床层，装填时先装入第三床层氧化态催化剂（最下面一层，74-1），次之装填第二层（74-1），最后装填第一床层预还原催化剂（74-1-H）。
3.1 装填前准备工作3.1.1 对合成塔内件进行全面的检查，确认内件完好后，对内件催化剂筐壁进行清理，去除油污等杂物。
3.1.2 对内件进行一次试安装，以确保安装质量。
3.1.3 安装一个装催化剂的平台，备好过筛工具（包括1×1mm网孔的筛网、振动筛、运输和开桶工具等）。
3.1.4 备好吊桶，手提铁桶，1000Kg的磅称，起动吊车。
3.1.5 用干净的白布把内件与催化剂筐环隙等气体及所有气体通道密封，防止装填时催化剂进入，堵塞气体通道。
3.1.6 安装好塔内照明装置（必须是安全电压）。
安装进入塔内连接振动器的电源（注意应加装漏电保护装置）。
3.1.7 按要求必须先进行催化剂装填堆密度的试验。
取一个直径为800mm，高约为1500mm的圆柱形铁桶，事先计出每装入300mm高度所需的催化剂重量。
NC74—1型氨合成催化剂的升温还原及应用
塔外 壳 ， 其 温度在 ３ ０℃以下 ； 后 气体在 顶 部折 使 ０ 然
流 而下 ， 流过 贯穿 ２个催 化剂 床层 的中心管 ； 折流 再 向上穿过 ２ 串联 的热 交换 器 的 管程 ， ２个 热 交 个 在
处 理 ， 后在 合成 塔 催 化 剂 内筒 进 行 了装填 高度 线 然 的标识 ， ２ ０ｍｍ 为 一装 填单 位 。二 、 每 ５ 三层 氧 化态
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第 ２ 第 ３期 ７卷
２０ ０ ６年 ６月
化 学 工 业 与工 程 技 术
Ｊ ｕ ｎ ｆ Ｃｈ ｍｉａ ｎ ｕ ｔｙ＆ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｏ ｒ ａｌ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓｒ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ３ １２ ．
行摊平 ， 确认 平整 后 ， 上专 用 振 动 模 板 ， 用 混凝 铺 再
土振 动棒 ， ２名操 作 员 在 同 一 圆周 上 同时 对 称位 由 置顺 序振 动操作 ， 每个 孔 内依 次振 动 ｉ ， ０Ｓ 确保 了催
化剂 的 紧密性 ， 每次 装 到一定 的高 度后 ， 核算 一个 装
催 化剂 装填 时 ， 内催 化 剂筐 内用 木 板 对 催 化 剂进 塔
换 器 中换 热 升温 ； 人塔 气体 相继 被第 二 、 一床 层反 第 应 后 出来 的热气 体加热 到 约 ３ ５℃后 进入 第一 催化 ７ 剂层 ， 自上 而下轴 向流过催 化剂 床层 ； 反应 后 的合成 气 出第 一床 层后 进 入 第一 热 交 换 器 壳 程 ， 却 后进 冷 人 第 二床层 ； 第二 床层 由外 向 中心径 向流动 ， 一 在 进 步进行 氨 的合成 反 应 ； 应 后 的合 成 气 在 第 二 换 热 反 器壳 程 中换 热 冷却 ， 再进 入第 三径 向床 层 ， 由外 向 内 径 向流动 ； 第三 床层 未 反 应 的氢 与 氮进 一 步 反 应 在 生 成氨 ， 反应 后 的 ４ ３℃气体 经 中心管 离 开合成 塔 。 ４ 氨合 成 部分设 有 １台开工 加热 炉 （ Ｆ一１ ０ ） 用 ２１， 于 原始 开车 时氨合 成 塔 催 化 剂 的 升 温还 原 ， 以及 在
氨合成触媒升温还原方案三段带预还原
氨合成触媒升温还原方案还原方案说明合成触媒第一层装填为预还原触媒（HA202WH 20.64吨），第二、三层装填为氧化态触媒（HA202W 41.22吨83.58吨）。
这两种触媒的还原温度不一致。
所以采用分层还原的方法：首先还原第一层的触媒，再依次还原第二、三层的触媒。
即第一床层的触媒基本还原结束后，可提高温度使第二床层进入还原主期。
第三床层触媒不得进入还原主期，等第二层还原结束后，通过提第三层的温度使触媒进入还原主期。
升温还原前的准备工作及注意事项1.）合成操作工认真学习开车方案，熟悉本系统工艺流程，设备阀门位置和用途。
2.）仪电检查电器是否正常，仪表如压力、温度、流量、液位显示是否灵敏可靠，调节阀是否正常工作。
3.）化验室将分析仪器、药品准备妥当。
4.）催化剂装填结束后，要用N2气进行吹除，将其粉尘吹出塔外，以防带入各换热设备，影响今后生产。
若不立即投入升温还原，要用N2进行置换后，合成塔必须处于封闭状态。
5.）对合成塔进行系统试压、试漏，确保合格。
6.）对系统进行置换，置换合格，置换过程中，各放空点均要放空置换，以防死角置换不到。
7.）对已经置换的系统充氨，塔出口的氨含量在2%时合格。
8.）系统升压至7.0MPa时，关闭补气阀。
9.）在还原过程中注意合成塔塔壁温度，主线进口阀绝对不能关死。
10.）按操作规程点开工加热炉。
一、概述合成塔所装触媒使用前必须还原成α-Fe才能起到催化作用，触媒升温还原是催化剂投入使用前的最后一道工序，还原的好坏直接影响到触媒的使用寿命、活性及操作情况。
合理控制还原过程的各种操作参数，对获得性能良好的触媒至关重要。
二、质量要求1.触媒的升温还原，必须在触媒厂家的指导下进行。
2.事先准备好升温还原曲线图，严格按照升温还原曲线进行触媒的升温、恒温与还原。
操作过程中，及时画出实际升温还原曲线。
3.触媒还原采用分层还原法进行，还原操作要力求稳定，升温升压不得同时进行。
4.还原过程中，应保持开工加热炉出口温度与触媒层热点温度之差小于150℃，还原末期小于50℃。
探讨卡萨利氨合成工艺技术分析及应用
探讨卡萨利氨合成工艺技术分析及应用摘要：本文主要探究卡萨利氨合成工艺技术的应用。
研究过程中，以卡萨利氨合成技术优点为切入点，分析该技术氨净值较高、系统阻力小、结构简单，可提高氨合成效率及质量，以此为基础，结合卡萨利氨合成工艺流程及技术特点，研究应用工艺参数况，从而为相关工作者提供参考。
关键词：卡萨利氨；氨合成工艺；合成回路；应用前言：随着化工行业的不断发展，合成氨工艺作为重要技术，氨合成态势下能够制作硝酸与尿素，对化肥加工愈发重要。
而为了提高企业竞争能力，通常会选用节能、高效的氨合成塔内件，利用卡萨利氨合成技术，将其用于大型合成氨装置上，其净化中应用液氮气、低温甲醇洗工艺，合成气较为纯净，可满足操作便捷、高效利用、可靠安全的要求。
一、卡萨利氨合成技术优点卡萨利合成塔作为瑞士卡萨利公司所研发的复合型氨合成塔，该塔上部催化床层是轴向流型，径向流型为下部催化剂床层，装有独特分布器，可确保95%气体能够沿径流流动，提高容器利用率，适宜低压氨合成技术。
具体优势如下：1.氨净值高。
卡萨连催化剂装填量大、无冷管效应，可提高容积利用率，特别是应用小颗粒催化剂，能够提高催化剂堆集密度，均匀分布床层气体，有助于进行氨合成反应[1]。
敞开床层顶部，使得气体能够在顶部为轴径向混合流动情况，改善径向塔内件床层顶部死角，利用该部分催化剂，提高径向塔利用率。
2.系统阻力小。
塔内由于无冷管，所以气体流通截面积较大，阻力较小，可减少循环气量，降低循环机消耗。
3.结构简单。
卡萨利合成塔结构较为简单，为分层式，自压连接上下层，拆卸与组装便捷，可长期使用。
设计独立分开催化剂筐，无需焊接或螺栓结构，使用迷宫式封面结构，便于组装拆卸。
现场组装内件即可填充催化剂，旧催化剂更换应用真空抽吸方式，检修安全、方便，有助于保护内件。
二、卡萨利氨合成技术分析1.工艺流程在卡萨利氨合成工艺中，新鲜原料气氢氮比控制为3:1，和来自中压氨分闪蒸气汇合，将其输入合成气压缩机低压缸，通过一、二段冷却与压缩后进入三段升压，之后和高压氨分循环气混合，循环段升压达到合成压力，将其输入热气气换热器，升温后气体进入至合成塔内。
NC-74-1型氨合成催化剂的应用
１ ～，初期升 温速率 ４— ０ ８℃／ ，后期 ｌ一 Ｃ ｈ ｈ ３ｃ／ 。
催 化剂升 温还 原数 据见 表 １ 。
４ 催化 剂运 行情 况
Ｎ －４１型氨合 成催 化 剂 是 南 化公 司研 制 开 Ｃ７ ．
发 的新 产 品 ，由于 具 有 更 大 、更 稳 定 的 比表 面
［ 中图分 类号 ］Ｔ １．４ ［ Ｑ １３ ２ ７ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号 ］１０ ９ ３ （ ０ １ ０ ０ ２ ０ ０ ４— ９ ２ ２ １ ） ５— ０ ０— ２
山东 华鲁 恒升 化工 股份 公 司大 氮肥装 置 是我 国第 １套 国产 化 大 氮 肥 装 置 ，与 其 配 套 的 ３０ ０ ｋ ａ氨合 成 系统采 用 以下 流程 ：水 煤浆 气化 一 中 ｔ ／ 低 温 变换一 低 温 甲醇 洗 脱 硫 一 液 氮 洗脱 ｃ 一 甲 Ｏ 烷化 一 氨合成 。整套 系统 的动 、静 设备 全部 实现
度 ２ ７～３ ０ ｋ ／ ，主 要 成 分 为 Ｆ ２ ３和 Ｆ Ｏ， ． ． ｇ Ｌ ｅＯ ｅ
作等因素的影响，开车初期系统波动较大。经公 司技术和操作人员的不懈努力 ，氨合成系统很快 稳定下 来。在催化 剂运行初期 ，由于生 产负荷
低 ，合成 塔 轴 向和径 向温 差较 小 ，合 成 塔催 化剂 热 点温度 较 为 平 稳 ，温 度 控 制 在 ４ ５～４ ５ｏ ６ ７ Ｃ； 运 行 中期 ， 因配 合 国产 化 大 氮 肥 装 置 的 扩 产 改 造 ，装 置生 产负 荷不 断提 高 ，氨合 成 系统 的工 艺 气 量不 断增 大 ，随着 氨合 成 塔 空 速 的 不 断增 大 ， 氨合成 塔催 化剂 同平 面温 差逐 渐加 大 ，在补 充气
氨合成催化剂及其催化反应机理进展分析
氨合成催化剂及其催化反应机理进展分析摘要：就当前社会发展的实际来说，氨合成催化剂研究项目的进步与工业实际相结合，对于社会的建设发展具有重要意义，特别是氨合成熔铁催化剂，氨合成钌催化剂的迅速进步。
与此同时，不同种类的氨合成催化剂的催化反应原理存在一定的差异。
本文主要就氨合成催化剂和催化反应机理的实际发展状况展开分析研究。
关键词：氨合成催化剂；催化反应；机理；研究进展在长期发展实际中，在氨合成催化剂的研究中获取良好成效，特别是不同种类的氨合成催化剂反应原理的实际运用，对于我国工业领域的发展具有重要意义。
从合成氨铁催化剂的有机成分而言，这类的合成氨催化剂主要利用铁的氧化物为催化的母体，以还原催化剂的活性作为化学反应的重点。
与此同时，融合多种促进剂和催化剂推动制剂物质的反应。
相关研究人员利用对氨合成催化剂的研究可以对工业生产进行优化，对整个行业发展有重要作用，所以，氨合成催化剂和催化反应机理的研究有待进一步深入。
一、氨合成催化剂的研究进展概述经过大量的研究与有关的产业实践，就目前的实践结果来看，氨合成催化剂的研究取得良好的成效。
其中，不同行业对氨合成铁催化剂，氨合成钌催化剂的发展和对氨合成催化反应机理的认识不同，主要原因是，不同行业和环节需要的催化成效有一定的共性，氨合成催化剂在工业生产实际运用比较多，同时为不同领域的发展创造更多的效益。
因为不同年代对氨合成催化剂运用的成效需求不同。
所以，科研机构对氨合成催化剂的研究处于发展之中，深入探寻满足工业产业发展的需求的成果，为实际工作提供支持。
二、合成氨铁催化剂这种合成氨催化剂主要借助铁氧化物作为母体，利用还原铁作为催化剂的重要活性物质，同时融合多类促进剂与载体催化剂。
（一）母体工业氨合成铁催化剂的母体氧化物在化学计量中与四氧化三铁存在一定的区别，通常利用铁比将催化剂中铁的价态呈现出来。
以往的实验研究可知，铁比对获得的催化剂活性有重要的影响。
就氨产率来说，合理的铁比范围是0.5-0.6。