合成氨裝置兩爐低變催化劑串聯(lián)同時還原的方法探討

張慶偉

(1.四川大學(xué)化工學(xué)院，四川成都610064 ;2云天化股份公司，云南水富657800)

摘要:分析了云天化合成氨裝置兩爐低變催化劑同時串聯(lián)還原應(yīng)具備的還原條件，說明同時串聯(lián)還原時催化劑床層溫度完全受控、催化劑活性不受影響，還原催化劑時至少縮短還原時間70h,同時可以取得100萬元以上的直接經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞:合成氨;  低變;  催化劑;  還原

中圖分類號:TQ113.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004 - 275 X ( 2007 ) OS - 0054 - 05

Discussion on Two Stove Low Temperature Transform Catalyst

and Tandem Reduction in the Process of Ammonia Synthesis

ZHANG Qing-wei

(1. School of Chemical Engineering, Sichuan University，Chengdu 610064，China；

     2. Yunnan Natural Gas Chemical Co.  Ltd.，Shuifu 657800，China)

Abstract：Two stove low temperature transform catalyst and tandem reduction in the process of ammonia synthesis was discussed，and the reduction could be decreased time for 70 h and then obtained direct economic benefit up to 100000 yuan.

Key words: synthesized ammonia;  low temperature transform; catalyst;  reduction 

      云南云天化股份公司合成氨裝置始建于1974年，于1977年建成投產(chǎn)，是我國20世紀(jì)70年代從國外引進(jìn)成套設(shè)備建成的13套大型合成氨裝置之一，屬K型A廠。

   裝置生產(chǎn)過程主要包括:天然氣的壓縮、天然氣的凈化、天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化、工藝氣的凈化、合成氣的壓縮、氨的合成及分離等。

   裝置投運以來，經(jīng)過多次技術(shù)改造，其中比較集中的改造是1988年進(jìn)行的5項節(jié)能技術(shù)改造、1995年進(jìn)行的增產(chǎn)15%技術(shù)改造以及2002年底進(jìn)行的將裝置生產(chǎn)能力提高到日產(chǎn)1500噸的節(jié)能增產(chǎn)改造。目前裝置的產(chǎn)量(日產(chǎn)1500噸合成氨，2007年04月18日達(dá)到1559噸合成氨)、消耗( 33GJ/tNH³)等主要技術(shù)指標(biāo)多年保持國內(nèi)同期引進(jìn)的同類型裝置領(lǐng)先水平^[1]。  

  云天化股份公司的合成氨(K型A產(chǎn))生產(chǎn)采用的是天然氣加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法，制得的轉(zhuǎn)化氣中一般含有12～15%的CO，變換工序的作用是使CO在有催化劑存在的條件下和水蒸氣反應(yīng)生成CO₂和H₂。這樣，一方面增加了合成氨反應(yīng)所需的原料氫氣，同時又除去了合成氨催化劑的毒物CO。

 變換反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:

  CO+H₂O(g)—CO₂+H₂

  △H₂₉₈⁰==-41.4 kJ/mol

   云天化股份公司的合成氨低變系統(tǒng)簡單流程如下:高溫變換爐104-DA出來的部分變換氣含有3.11%CO和15.25%CO₂，被變換氣廢熱鍋爐103-C中的101-F的鍋爐水和104-C中的甲烷化爐進(jìn)氣冷卻到229℃，回收的熱量用于產(chǎn)生高壓蒸汽和預(yù)熱甲烷化爐進(jìn)氣。從104-C出來后進(jìn)人變換氣分離器121-FA底部，工藝氣體在進(jìn)人121-FA之前，被冷凝液泵107-J/JA送來的工藝?yán)淠捍憷洌淠簛碜?02-F。淬冷后的工藝氣體溫度為197，由TIC-401通過控制FIG-401的流量來實現(xiàn)。分離多余的水分后工藝氣體從121-FA頂部出來，從小低變爐104-DB1頂部進(jìn)人，自上而下通過變換催化劑，再由底部流出，然后在進(jìn)人另一個變換氣分離器121-FB底部，在進(jìn)121-FB之前工藝氣受到來自上述同一處的工藝?yán)淠捍憷?，流量由FIC - 402控制。然后氣體進(jìn)人變換氣分離器121-FB，分離多余的水分，接著從上至下進(jìn)人104-DB繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)。

   變換反應(yīng)如果不借助催化劑，其速度非常緩慢(見表1)工業(yè)價值^[1]。現(xiàn)代烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法合成氨工廠多采用高低變串聯(lián)的辦法，高變催化劑一般采用鐵一鉻系催化劑，低變催化劑一般采用銅-鋅-鋁(鉻)系催化劑。低變催化劑的活性主份一般是單質(zhì)銅Cu。而商品低變催化劑一般以含GuO：18～40%，ZnO；30～50%，Al₂O₃，7～41%或Cr₂O

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