合成氨装置两炉低变催化剂串联同时还原的方法探讨

张庆伟

(1.四川大学化工学院，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装置两炉低变催化剂同时串联还原应具备的还原条件，说明同时串联还原时催化剂床层温度完全受控、催化剂活性不受影响，还原催化剂时至少缩短还原时间70h,同时可以取得100万元以上的直接经济效益。

关键词:合成氨;  低变;  催化剂;  还原

中图分类号:TQ113.2 文献标识码:A 文章编号: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装置始建于1974年，于1977年建成投产，是我国20世纪70年代从国外引进成套设备建成的13套大型合成氨装置之一，属K型A厂。

   装置生产过程主要包括:天然气的压缩、天然气的净化、天然气的蒸汽转化、工艺气的净化、合成气的压缩、氨的合成及分离等。

   装置投运以来，经过多次技术改造，其中比较集中的改造是1988年进行的5项节能技术改造、1995年进行的增产15%技术改造以及2002年底进行的将装置生产能力提高到日产1500吨的节能增产改造。目前装置的产量(日产1500吨合成氨，2007年04月18日达到1559吨合成氨)、消耗( 33GJ/tNH³)等主要技术指标多年保持国内同期引进的同类型装置领先水平^[1]。  

  云天化股份公司的合成氨(K型A产)生产采用的是天然气加压蒸汽转化法，制得的转化气中一般含有12～15%的CO，变换工序的作用是使CO在有催化剂存在的条件下和水蒸气反应生成CO₂和H₂。这样，一方面增加了合成氨反应所需的原料氢气，同时又除去了合成氨催化剂的毒物CO。

 变换反应的化学方程式如下:

  CO+H₂O(g)—CO₂+H₂

  △H₂₉₈⁰==-41.4 kJ/mol

   云天化股份公司的合成氨低变系统简单流程如下:高温变换炉104-DA出来的部分变换气含有3.11%CO和15.25%CO₂，被变换气废热锅炉103-C中的101-F的锅炉水和104-C中的甲烷化炉进气冷却到229℃，回收的热量用于产生高压蒸汽和预热甲烷化炉进气。从104-C出来后进人变换气分离器121-FA底部，工艺气体在进人121-FA之前，被冷凝液泵107-J/JA送来的工艺冷凝液淬冷，冷凝液来自102-F。淬冷后的工艺气体温度为197，由TIC-401通过控制FIG-401的流量来实现。分离多余的水分后工艺气体从121-FA顶部出来，从小低变炉104-DB1顶部进人，自上而下通过变换催化剂，再由底部流出，然后在进人另一个变换气分离器121-FB底部，在进121-FB之前工艺气受到来自上述同一处的工艺冷凝液淬冷，流量由FIC - 402控制。然后气体进人变换气分离器121-FB，分离多余的水分，接着从上至下进人104-DB继续进行变换反应。

   变换反应如果不借助催化剂，其速度非常缓慢(见表1)工业价值^[1]。现代烃类蒸汽转化法合成氨工厂多采用高低变串联的办法，高变催化剂一般采用铁一铬系催化剂，低变催化剂一般采用铜-锌-铝(铬)系催化剂。低变催化剂的活性主份一般是单质铜Cu。而商品低变催化剂一般以含GuO：18～40%，ZnO；30～50%，Al₂O₃，7～41%或Cr₂O

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