合成氨论文范文一。
题目：合成氨低变催化剂的使用优化
摘要：分析低变催化剂活性影响因素, 研究催化剂优化措施, 延长其使用寿命和提高变换率, 达到节能增产目的。
关键词：低变催化剂; 影响因素; 优化;
合成氨低变催化剂主要由氧化铜、氧化锌、三氧化二铝等成分构成, 不仅价格贵, 而且运行质量的好坏对于合成氨的产量和能耗都有重要影响, 所以在低变催化剂使用过程中必须严格管理, 精心操作维护, 以提高变换率和催化剂使用寿命。
1 影响低变催化剂活性的主要因素
1.1 催化剂升温还原影响
低变催化剂升温还原对其活性有重要影响, 如果升温还原过程控制不好, 还原不彻底或者造成催化剂床层超温会严重影响催化剂活性。还原主期床层热点温度以不超过200℃为宜, 还原后的催化剂在第一次导入系统时也应尽量降低热波峰值和缩短热波持续时间, 减少对催化剂活性的损害。
1.2 有毒物质影响
低变催化剂对硫化物非常敏感, 硫化物与低变催化剂反应生成硫化锌和硫化铜, 将使低变催化剂永久性失活。在实际生产中, 原料气中硫化物的含量一般控制在0.1PPM以下, 但是原料气量很大, 长期运行累积达到一定数量, 会对低变催化剂造成较大危害。另外, 氯对低变催化剂的毒害作用也非常厉害, 0.1PPM的氯化物就会使低变催化剂严重中毒。其他影响低变催化剂的因素是原料天然气中的不饱和烃可能在催化剂表面析碳或结焦。
1.3 温度影响
低变催化剂中的铜在高温下容易熔化, 造成晶粒长大, 使活性表面减小, 活性下降, 所以高的操作温度也是低变催化剂失活的一个重要因素。在生产中由于操作不当或者调节不及时, 可能出现催化剂热点温度过高的现象, 导致催化剂活性明显下降。在低变催化剂使用末期, 因活性较差, 反应速度较慢, 一般会提高操作温度, 在刚提温的一段时间内效果明显, 但经过一段时间后, 提温效果消失, 因在高的温度下, 铜晶粒长大速度加快, 使活性表面减小, 造成活性加速下降与提温引起的反应速度加快相抵消。
1.4 冷凝水影响
若工艺气中含有少量冷凝水对催化剂会造成一定危害。水汽在低变催化剂上冷凝、蒸发, 还将把氯化物向下层带, 使中毒区迅速扩大, 热点下移, 使催化剂活性大幅降低。
2 低变催化剂的使用优化
2.1 选用优质低变催化剂。
四川天华股份有限公司合成低变催化剂多次选用辽河催化剂有限公司生产的B205-1型, 该催化剂具有低温高活性、堆密度低、还原后的运行强度高等特点, 而且更适宜在低汽气比工艺条件下使用。使用寿命周期长, 设计寿命2-4年, 优化使用寿命可达到5-6年。
2.2 优化催化剂的装填工作
催化剂的装填质量直接关系到床层的气流分布, 床层的阻力降及催化剂的使用性能, 因此应高度重视装填工作。
(1) 应指定专业技术员确认低变炉内的装填条件符合要求。炉内干燥、无其他杂物。
(2) 用6-8目的筛网进行过筛, 去除粉尘。搬运过程应轻拿轻放, 避免碰撞。
(3) 首先向炉底装?25mm的耐火球, 装至预定高度, 其上面再装?16mm耐火球100-200mm的高度, 然后在上面铺一层铁丝网。
(4) 将催化剂缓慢吊至炉顶, 慢慢倒入接有帆布袋的溜槽中, 催化剂从帆布袋口流入炉内, 炉内有人手握帆布袋口, 不断移动下料口均匀地向四周装填催化剂, 使催化剂床层水平上升。炉内操作人员应踩在木板上, 严禁直接踏踩催化剂。
(5) 催化剂装好后, 将表面耙平, 覆盖一层铁丝网, 再装一层?25mm的耐火球。
2.3 优化催化剂升温还原工作
升温还原过程按以下步骤进行:
(1) 用氮气彻底置换升温还原回路合格后, 启动压缩机建立本机循环。确认出口气中基本无硫、油后, 连通整个氮气循环回路。
(2) 先投用低压蒸汽加热器, 适时投用中压蒸汽加热器, 按25~30℃/h的速率把床层温度升到各点都达到约175℃, 基本稳定。
(3) 配氢还原。此步骤最为重要, 逐渐稍开加氢阀, 每10分钟进出口各取3个样, 分析进口气中H2含量≤2%。操作人员注意控制加氢阀的开度, 调整氢气流以控制床层温升为30℃左右。
(4) 分层还原期间, 控制进口H2含量≤2%, 还原区逐渐下移通过床层。将分离罐的冷凝液用桶计量, 作为判断是否还原结束的依据之一。
(5) 深度还原。待床层所有温度点无温差后, 本着提氢不提温, 提温不提氢的原则, 逐渐把进口温度升到220℃, H2浓度提到5%左右, 直到氢基本无消耗, 并结合实际出水量和理论出水量基本相符合, 可判定还原结束。
2.4 防止低变催化剂中毒
(1) 严把气体脱硫关, 定期分析脱硫后气体硫含量符合要求。
(2) 选用本体含硫低的高变催化剂。
(3) 把握好蒸汽品质和控制炉火。
(4) 在低变炉前单独设置装有脱硫脱氯剂的保护床, 或在现有催化剂的上层装少量抗水和吸毒性能好的催化剂作保护层。
2.5 严格控制开停车操作, 防止水汽冷凝和床层超温。
(1) 当低变床层热点温度小于130℃时, 必须用干燥纯净的氮气循环升温至床层各点温度大于180℃且≤210℃, 且分析高变出口工艺气合格, 进出口要充分排水, 才能导工艺气充压。
(2) 在事故处理或事故停车时, 开低变炉入口放空阀不要过快过猛。
2.6 精心操作维护, 控制好工艺指标。
(1) 控制好入炉气体组分和温度, 平时加减负荷应缓慢平稳进行, 保持各指标正常和稳定。
(2) 在催化剂使用初期和中期, 利用好低温活性, 后期可适当提高一点入口温度。
(3) 为了短期高产而将低变炉超负荷运行是不可取的, 这将导致催化剂寿命降低, 不利于长周期经济运行。
3 优化使用效果
四川天华股份有限公司合成低变催化剂选用B205-1型, 设计寿命2-4年, 优化使用寿命可达到5-6年。一炉低变催化剂按300万元计算, 延长两年寿命可以节约100多万元, 并节省更换催化剂和升温还原的时间, 以增加产量。若通过优化使用, 提高变换率, 使低变炉出口CO含量平均减少0.1%, 可以增加可观的合成氨及尿素产量, 预计每年增加产值约600万元, 经济效益可观。
参考文献
[1]杨鑫, 林华勇.B205-1低变催化剂的应用[J].大氮肥, 2003 (04) .
[2]王绍贵.低变催化剂使用寿命的预测[J].大氮肥, 2000 (04) .
