作者/來源:胡波 賀小偉 安俊峰 楊楚勝 (江蘇華昌化工股分有限公司 張家港 215600)(湖南安淳高新技術有 日期:2008-10-21 點擊量:1289
0 前言
江蘇華昌化工股份有限公司于2005年新建了1套國產大型氨合成裝置，采用了湖南安淳高新技術有限公司開發(fā)的ⅢJD-2000型Ф1600 mm氨合成塔內件。同時根據(jù)90年代后期我國引進的2套合成氨大型裝置中，選用了含鈷的74-1型催化劑的實例，也采用了湖南安淳高新技術有限公司研制的XA201型氨合成催化劑。經過近1年的正常進行，現(xiàn)將使用情況進行小結。
1 催化劑性能簡介
XA201型氨合成催化劑，是湖南安淳高新技術有限公司研制的熔鐵性含鈷的雙活性元素氨合成催化劑。該催化劑由于第二活性組份氧化鈷的引入，導致催化劑的晶體結構、表面結構、孔結構的明顯變化，而大大地提高了催化劑的低溫活性。經檢測， 該催化劑的低溫活性、熱穩(wěn)定性、抗毒性等性能達到了美國UCI公司C73-3-02氨催化劑的先進水平，其活性優(yōu)于英國ICI公司的含鈷74-1型。該催化劑還引進了稀土元素，其抗毒性能大大增強，為延長催化劑使用壽命打下了堅實的基礎。
2 催化劑的裝填情況
2.1 ⅢJD-2000型Ф1600mm氨合成塔內件催化劑的容積為19.3m3，共裝XA201型催化劑54400kg。
2.2 催化劑裝填分類(見表1)
2.3 分層裝填情況(見表2)
3 催化劑升溫還原情況
催化劑升溫還原，是按照湖南安淳高新技術有限公司編制的方案進行的。從2005年6月21日開始至6月27日還原結束，降溫轉入輕負荷運行，歷時152h，詳見表3。
湖南安淳高新技術有限公司氨合成催化劑升溫還原的特點：
(1)除強調卜層最低點達480℃以上，并能維持8h以上外，還特別重視零米溫度。要求將催化劑床層零米層的溫度提到480℃以上，并能維持8h以上。這就是在還原末期，盡量加大空速，將下層最低層催化劑還原得盡量徹底些。而在還原初期時，適當控制空速，利用開工電爐的熱量，將上層的上半部催化劑還原也盡量徹底些。
(2)分層還原并非是絕對的分層還原。上層催化劑還原是從初期、主期到末期，是一次性還原好。當上層進入還原期末期時，中層剛好進入還原主期，第三層則剛好進入還原初期。當中層進入還原末期時，第三層剛好進入還原主期，第四層剛剛進入還原初期。當?shù)谌龑舆M入還原末期時，第四層進入還原主期，接著進入第四層的還原末期。這樣還原過程中，水汽濃度(或者說出水量)是比較均衡的。
(3)催化劑還原是由表及里，“掘井”式進行的第三階段，是在難于還原的層面上進行的。這一部分具有晶格常數(shù)愈小，而比活性愈高的特點。因而，要求除零米溫度和—卜層低一點溫度以外，催化劑床層其余各點的溫度，都要求達495℃，并能維持8h以上。以求催化劑還原的徹底性，可大大提高還原后的高活性。
4 催化劑的正常運行情況
目前，因配電設施尚在完善實施之中，該系統(tǒng)僅能常開四機(6M50)。其正常運行參數(shù)見表4、5、6、7。
運行情況的綜合評述：
(1)催化劑的活性評價，在實驗室，是壓力為15MPa，空速30000h －1，進口氣為H2／N2＝3的混氫氮氣(無惰性氣體、無毒物)，以出口氨含量的高低來衡量活性高低，據(jù)我國南方催化劑檢測中心測定其活性為14.8%，屬高活性催化劑。
工業(yè)生產中，反應條件復雜，如惰性氣含量高低對氨含量就有直接影響，我們認為工業(yè)生產條件下，評價催化劑，以系統(tǒng)壓力、產量、新鮮氣耗量(即放空量)、使用壽命(活性衰減速度)四個指標來衡量；即惰性氣含量高(放空量少)，新鮮氣耗低；產量高；系統(tǒng)壓力低；熱點溫度下移速度快，就說明催化劑性能良好。
(2)本爐XA201催化劑，已使用1年零4個月，日產量為480～500t，系統(tǒng)壓力只有23～24MPa，說明催化劑反應能力好，消化能力很強。
(3)系統(tǒng)甲烷含量19%～20%，日產量為480t氨時，補入新鮮氣為57900Nm3／h，新鮮氣耗為2895Nm3／t，說明噸氨新鮮氣耗低，壓力只有23～24MPa時，放空量很少，也說明催化劑活性好。
(4)催化劑熱穩(wěn)定性的評述
該爐催化劑白2005年6月投運至今，已歷時近1年零4個多月，其催化劑床層熱點仍維持在460～470℃的范圍內，低溫活性表現(xiàn)仍然處于良好狀態(tài)。有臨時停車后再開車熱點在300℃左右，也不需要保壓升溫，即可啟電爐，邊提壓邊提電爐功率升溫，很快就可以恢復正常生產。在此過程中，熱點達360～370℃，就要大幅度降低電爐功率，否則就有超溫的現(xiàn)象發(fā)生。從上述催化劑正常運行參數(shù)表中也可看出來，催化劑已使用近1年零4個多月，塔的生產負荷已接近80%～90%，其塔壓差為0.4～0.45MPa的范圍內�？梢哉f明該爐催化劑的熱穩(wěn)定性還是比較理想的。
當然，催化劑的熱穩(wěn)定性還足需要長時間的觀察，特別是大型合成氨裝置催化劑的服役時間大都較長，這就給操作管理提出了更高的要求，對催化劑也是一個嚴峻的考驗。
5 結論
綜觀前述，XA201型催化劑在國產大型裝置上的應用效果是比較理想的。無論從一定負荷情況下對應的系統(tǒng)壓力，噸氨循環(huán)量，空速等重要參數(shù)，還是催化劑的熱穩(wěn)定性方面，都顯示出了良好的狀態(tài)。
XA201型催化劑是在A201基礎上改進的一種催化劑，其鈷含量較高，并加有稀土元素，小顆粒配ⅢJD2000氨合成塔使用1年零4個月，產量480～500 t／d、新鮮氣耗為2800～2900 Nm3／t情況下，其運行工況為系統(tǒng)壓力為23MPa左右，甲烷含量19%～20%，系統(tǒng)阻力1.1MPa左右，塔阻力0.4～0.49MPa，熱點460～470℃，位置仍在第一段內，運行工況良好，說明XA201催化劑活性高，阻力小，熱穩(wěn)定好，與ⅢJD2000配合，形成優(yōu)勢配對。
