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

(1.四川大學化工學院，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。

關鍵詞:合成氨;  低變;  催化劑;  還原

中圖分類號:TQ113.2 文獻標識碼: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，是我國20世紀70年代從國外引進成套設備建成的13套大型合成氨裝置之一，屬K型A廠。

   裝置生產過程主要包括: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)過多次技術改造，其中比較集中的改造是1988年進行的5項節(jié)能技術改造、1995年進行的增產15%技術改造以及2002年底進行的將裝置生產能力提高到日產1500噸的節(jié)能增產改造。目前裝置的產量(日產1500噸合成氨，2007年04月18日達到1559噸合成氨)、消耗( 33GJ/tNH³)等主要技術指標多年保持國內同期引進的同類型裝置領先水平^[1]。  

  云天化股份公司的合成氨(K型A產)生產采用的是天然氣加壓蒸汽轉化法，制得的轉化氣中一般含有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生成CO₂和H₂。這樣，一方面增加了合成氨反應所需的原料氫氣，同時又除去了合成氨催化劑的毒物CO。

 變換反應的化學方程式如下:

  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中的甲烷化爐進氣冷卻到229℃，回收的熱量用于產生高壓蒸汽和預熱甲烷化爐進氣。從104-C出來后進人變換氣分離器121-FA底部，工藝氣體在進人121-FA之前，被冷凝液泵107-J/JA送來的工藝冷凝液淬冷，冷凝液來自102-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頂部進人，自上而下通過變換催化劑，再由底部流出，然后在進人另一個變換氣分離器121-FB底部，在進121-FB之前工藝氣受到來自上述同一處的工藝冷凝液淬冷，流量由FIC - 402控制。然后氣體進人變換氣分離器121-FB，分離多余的水分，接著從上至下進人104-DB繼續(xù)進行變換反應。

   變換反應如果不借助催化劑，其速度非常緩慢(見表1)工業(yè)價值^[1]?，F(xiàn)代烴類蒸汽轉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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