氨合成塔催化剂升温还原方案

Φ1000 合成塔触媒升温还原方案本方案根据《Φ1000合成A110-4氨合成催化剂升温还原方案》和湖南安淳公司《ⅢＪ99－Φ1000氨合成塔内件触媒升温还原方案》的规定合并编写。

升温还原是在全系统空气吹除、试压、试漏，并用空气将触媒粉吹除合格后，用合格的精炼气进行系统置换至O2≤0.5 ％以下，再进一步试压至28.0MPa，静止保压1--2 小时合格的基础上进行的。

１升温前的准备工作公布升温还原方案，宣布升温还原的临时（专门）组织领导机构。

⑴首先由合成岗位对流程，阀门位置进行系统详细地检查，核实达到升温还原的要求。

⑵电器部门检查电炉、调压器是否完好，并将电加热器的使用维护规程、技术要求等让操作工及维修人员熟悉掌握。

使用时要选派专业人员监护。

⑶计量室检查、校核仪表是否灵活好用。

合成圈内检测仪表符合开车要求。

⑷合成分析岗位做好氨水浓度、化验室做好水汽浓度的取样分析及所有准备工作。

各分析仪器齐备，出水计量工具齐全，水汽浓度取样接管、出水取样接管畅通。

⑸合成对人员明确分工，并做到分工与合作的密切配合，并对升温还原方案有详细具体的掌握，做到人员到位、方案掌握、各种准备工作齐全，主操工由技术熟练责任心强的人员担任。

２系统充氨（充氨前先关闭循环机进出口阀，将主阀１关至接近关死，并打开副阀２。

）在用精炼气置换、试压合格的基础上，将系统压力卸至微正压(0.1MPa左右)，然后由球罐控制向系统充驰放气( 因全系统停车近一个月实为气氨)，将驰放气逆流程倒入放氨总管，Φ1000合成系统微开产氨阀，向系统充驰放气至系统压力至0.4MPa，停止向系统充氨。

然后向合成系统补充新鲜合格的精炼气至7.0MPa，开启循环机五分钟后，对各排污、倒淋等死角进行排放，至有大量氨味放出，严防死角（操作人员要站在上风口处操作）。

取样分析至少要两个点，气相中的氨含量≥0. 5％即为合格。

正流程：气氨→一氨分→冷排管内→氨冷器→冷交管间→循环机进口管逆流程：气氨→一氨分→冷交管内→新鲜气氨冷器→新鲜气油分气氨→一氨分→水冷器→软水加热器→热交管内→废锅→合成塔→热交管间→合成塔环隙→油分→循环机出口管３升温还原操作指标及升温还原速度见ⅢＪ99－Φ1000内件升温分层还原计划表。

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。

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。

氨合成塔触媒升温还原中水汽浓度分析方法改进作者：周阳来源：《城市建设理论研究》2013年第18期摘要：采用电石转化氢焰色谱法,用TDX-01固定相为分离柱,分析氨合成塔触媒升温还原中水汽浓度。

关键词：氢焰色谱法水汽浓度转化率中图分类号：G424.31文献标识码： A 文章编号：1前言合成氨厂10多年前氨合成塔触媒升温还原中水汽浓度分析方法，采用过碱石棉吸收重量法和电石转化氢焰色谱法等。

前者适用于高含量水份浓度，但操作繁杂费时，水汽浓度较低时易出现负值。

电石转化氢焰色谱法，由于当时受到实验条件限制，分析方法实际操作不宜掌握(电石转化管的制备、转化率的测定等)，因此，水汽浓度分析数据重复性和稳定性较差。

为了确保2010年5月份大修中合成塔改造后开车对触媒还原，及时准确分析出还原气中水汽浓度，为控制触媒还原速度提供重要依据，技术人员对电石转化氢焰色谱法重新进行了探索。

对实际操作不易掌握的地方反复实验，摸索各种操作条件，进行了优化筛选。

新的电石转化氢焰色谱法经在生产现场试验证明，用于合成塔触媒升温还原中水汽浓度分析是切实可行。

2实验部分2.1原理氨合成触媒在升温还原的过程中，生成一定量的水，将含微量水份的气体与电石反应生成乙炔，反应式为：2H2O+CaC2=C2H2+Ca(OH)2测定生成乙炔含量，可间接计算出气体中的水份含量。

2.2仪器装置2.2.1色谱条件气相色谱仪：GC-4000或其它附氢焰检测器的色谱仪；分离柱：φ3×0.5 mm不锈钢管，长1m内装于180℃下活化6 h的TDX-01固定相；检测器：氢火焰离子化检测器；载气:氢气；柱温:80℃；检测室温度：100℃；进样量:1ml。

2.2.2电石转化管的制备在洗涤干燥好的φ15×150mmU型玻璃管内，装入20-30目的工业电石，出口则填装少许脱脂棉，用经分子筛脱水干燥的氮气吹除电石表面氢氧化钙吸留的水份，直至在色谱条件下，分析转化管出口气中乙炔含量低于5×10-6为止。

TA201-2 / TA201-2-H氨合成催化剂装φ2400mm氨合成塔还原方案催化剂的还原质量关系到催化剂的性能，能否正常发挥。

因此，事先应制定升温还原方案。

本次选用TA201-2型铁钴系氨合成催化剂，采用分层还原方式还原，因此要严格控制好各层还原温度和各层还原温度的交叉配合。

一、氨合成催化剂的升温还原氨合成催化剂以氧化铁为主要成份，未还原的催化剂不起催化作用，用氢气还原成α-Fe结晶才有催化活性。

氨合成催化剂的升温还原过程中，催化剂的物理化学性质将发生重要变化，这些变化将对催化剂的催化性能起重要影响，因此还原过程中的操作条件控制十分重要。

催化剂在还原过程中的主要化学反应可用下式表示：Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O △H0298=149.9J/mol还原产物铁是以分散很细的α-Fe晶粒（～200A0）的形式存在催化剂中，构成氨合成催化剂的活性中心。

氨合成催化剂升温还原时理论出水量的计算催化剂还原操作的终点是以催化剂还原度来判断的。

还原操作实践中还原度通常又是以累计出水量来间接量度。

一般要求还原终点的累计出水量应达到理论出水量的95%以上。

理论出水量计算公式：G==18/55.86×7%/（1+M）×（M+3/2）W式中：G-----理论出水量，Kg；M---铁比，Fe+2/Fe+3== Fe+2%/Fe+3%W---待还原催化剂总重量Kg；二、催化剂还原前的准备工作1、合成单元的气密试验工作已结束。

2 、各设备、调节阀、仪表元件等均处于良好状态。

3、合成回路进行氮气置换合格，合成塔吹灰后，压缩机采用氮气进行系统循环，并清除过滤器中的催化剂灰。

4、排氨水的临时管道配置结束，稀氨水接收装置具备接收氨水的条件。

5 、化验室具备分析还原水汽浓度和气体成分等条件6 、开工加热电炉具备投入运行的条件。

7 、对所有连接处进行检查，确认无泄漏。

8、检查g1、g2、g3、g4测温电偶各点长度是否正确，插入电偶套管后需留长度500mm，复查各仪表均正常，合成回路各仪表，特别是合成塔床层温度指示均应处于正常运行状态。

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。

合成催化剂升温还原方案编号：编制：审查：审定：批准：批准时间：一、撰写依据：1.《化工工业大中行装置试车工作规范》（hgj231-91）2.《化工装置使用操作技术指南》二、合成催化剂升温还原的目的:制备催化剂产品就是以氧化铜形式提供更多的，但是只有单质铜才具备活性，因此在采用前，必须并使催化剂活化，通过还原成反应并使氧化铜转变为金属铜；以氮气为载体，以转化气为还原气进行还原，反应所需热量由开工喷射器提供。

三、高涨还原成应当具有的条件1.合成回路系统经过了空气吹扫，n2置换合格并在低压n2压力下经过了初步气密补漏。

2.合成塔和汽包系统经过煮洗并置换排放合格，并已经调整好炉水，液位建立正常。

3.合成催化剂已装填完毕，各部位人孔、管线均已复位封闭。

4.空冷器、水冷器均已正常投用。

5.各部位阀门均控制器正常，仪表已资金投入姜味。

四、形成制备n2循环电路打开xv0501的dn50旁路阀，给合成系统充n2待压力平衡后，关闭dn50旁路阀，全开xv0501和hv0502阀，此时合成系统n2循环回路已经构成。

特别注意：在形成循环之前，关上v0601和v0502底部导淋，排出可能将存有的积液。

五、合成催化剂升温还原1.催化剂升温还原条件（1）循环气量35000nm3/h。

空速1000h-1--1500h-1（2）循环n2中氧含量＜0.1%，入替n2中氧含量＜0.05%。

（3）搭载不好直奔催化剂水的桶（50kg）和经过调校的磅秤。

2.预计高涨还原成期间水（大连瑞克rk-05）（1）物理水：约600kg（2）化学水：约6300kg3.催化剂升温还原要点本装置甲醇制备催化剂高涨还原成就是用动工喷射器4.0mpa失灵蒸汽冷却反应管外炉水展开高涨的，并逐步和汽包形成炉水循环。

（1）合成塔壳侧充满炉水，汽包液位50%，汽包压力控制为零，打开汽包顶部dn80Grignols。

（2）开动开工喷射器进行催化剂的升温，以15～25℃的升温速率将合成塔出口温度跌至100℃，并在此温度下逗留1～2小时，检查催化剂有没有水并计重。