预还原氨合成催化剂性能及应用课件.ppt

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1、预还原氨合成催化剂性能及应用山东国昌催化剂有限公司二零一三年十月合成氨催化剂是影响合成氨工业产率和效率的最重要的因素，几十年来世界各国从未停止过催化剂的研究和开发。目前开发低温、高活性的新型氨合成催化剂，降低反应温度，提高氨的平衡转化率和单程转化率，实现低压合成技术已是国内外催化剂研究机构及研究人员的主攻方向。在现有合成氨催化剂基础上采用催化剂预还原技术，装填新型预还原催化剂，充分挖掘氨合成塔的生产能力，进一步降低开车成本、降低生产消耗、实现合成氨低成本运行，已经得到国内外合成氨厂家的认可，使用

2、预还原氨合成催化剂提高开工天数、降低成本，已经为越来越多的合成氨企业所采用。1预还原氨合成催化剂的简介1.1预还原氨合成催化剂的定义：氧化态氨合成催化剂在在使用前要进行还原，使其成为还原态催化剂才具有催化活性。预还原氨合成催化剂是在装入氨合成塔前，将氧化态催化剂还原为还原态催化剂，代替在工业装置中进行还原。催化剂的预还原一般是在特定的装置中，在低压、低水汽浓度，高氢、高空速的还原条件下，将氧化态氨合成催化剂还原为α-铁的预还原催化剂。为了运输和装填的安全，还可以将其表面进行钝化处理，催化剂送到用

3、户后可直接装塔使用。1.2催化剂预还原原理：Fe3O4+4H2＝3α-Fe+4H2O–Q1预还原氨合成催化剂的简介1.3预还原氨合成催化剂的种类目前国内预还原氨合成催化剂主要是以熔铁方式制造的氧化态氨合成催化剂为基础进行预还原加工所制得的。我国熔铁型氨合成催化剂主要分为A1系列、A2系列、A3系列。A1系列氨合成催化剂是以Fe3O4为主体的氨合成催化剂，其活性组分为Fe3O4，曾经有A103、A106、A109和A110系列产品。A2系列氨合成催化剂以Fe3O4和CoO为主体的双活性组分的熔铁氨

4、合成催化剂，有的还在此基础上添加了稀土金属，以进一步提高其低温活性。主要有：A201、A202、A204、AC和DNCA、HA等系列产品。A3系列催化剂是Fe1-XO基亚铁型氨合成催化剂，大幅度提高了FeO/Fe2O3比例，提高了催化剂活性，产品主要有A301、ZA-5型、Amomax-10型等催化剂。以上几类熔铁系氨合成催化剂都可以通过专用的预还原装置加工为预还原氨合成催化剂。2应用预还原氨合成催化剂的意义2.1传统合成塔的升温还原过程的不足近年来国内合成氨工业生产装置能力逐渐向大型化生产装置

5、发展，中、大型氨合成塔的升温还原过程存在诸多的不足：（1）需要耗费较长的升温还原时间。（2）消耗大量的动力电及原财物料，并且有相当一部分氢氮气要放空。（3）要求管理人员和操作人员要有很高的的责任心和操作技术水平。升温还原期间要严格控制工艺条件，以保证催化剂活性。（4）升温还原期间，要确保本工序及前工序的设备不能出现问题，避免还原中断、影响还原效果。尤其是电炉（开工加热炉）、循环机等关键设备。2应用预还原氨合成催化剂的意义2.2使用预还原催化剂的优势2.2.1可明显缩短的开车时间、可为企业增加经济

6、效益。Ф2000以下的整塔使用预还原催化剂在50-60小时便可结束还原投入生产运行。Ф2000以上大型塔一段装填预还原催化剂可以在10-20小时内第一段还原结束，然后利用反应热进行其它段的还原，基本可以在100小时左右还原结束。总还原时间可比整塔氧化态催化剂提前2-3天。2.2.2催化剂升温还原变得非常容易，减轻了操作工人的劳动强度。催化剂经预还原后，出水已经完成。工厂使用预还原催化剂在首次升温还原时，不会再有大量的反应水出现。因此，不必担心水汽浓度超标的问题。不必经历漫长的还原时间，不必担心在

7、升温还原期间出现诸如电炉功率不足、水汽浓度超标等各种问题。减轻了各级干部和工人的思想负担。2应用预还原氨合成催化剂的意义2.3预还原催化剂加工过程的特点及产品优势2.3.1还原压力低：预还原催化剂采用专用设备和特定的还原条件,还原压力控制在0.6-1.2MPa，大大低于工厂现场还原压力（>5MPa）。由于还原在低压下进行，从而抑制了还原过程中氨的生成，以保证催化剂正常的还原，提高了催化剂还原后的活性。2.3.2还原过程水汽浓度低：还原反应产生的水汽，经过冷凝分离后再经深度脱水，保证还原气体中水汽

8、浓度为零，避免了水汽的再次入塔所造成的催化剂反复氧化还原，而使催化剂活性降低。同时，还原过程采用较高的空速，是反应水迅速离开床层，避免水汽的聚集所带来的影响。所以，使用专用设备还原比在工厂现场还原条件优越，还原后的产品质量更高。2.3.3催化剂还原深度是工厂条件下无可比拟的。预还原反应器要比合成塔还原条件好。催化剂的还原是以掘井方式进行的，并且催化剂还原过程是一个可逆过程，为此预还原反应器的设计采用的是直径较大，高度较小的反应床。其好处是：一、可以尽可能的缩短水汽在催化剂床层的停留时间。二、将床