A301催化剂在大型合成氨装置的工业旁路试验

介绍了我国独创的Fe1-xO基A301型低温低压氨合成催化剂在大型合成氨装置的工业旁路试验,考察了原粒度A301催化剂在大型合成氨装置实际工况条件下的活性数据。在Kellogg型合成工艺（15MPa,10000h^-1）下出口氨浓度可达21.19%;在托普索型合成工艺（18.5MPa,18000h^-1）下出口氨浓度可达20.72%,验证了实验室研究结果。工业旁路试验结果表明：A301催化剂可以在我国引进的各类大型合成氨装置中应用。可以提高氨净值,降低反应压力和温度,减少循环气体流量和放空气量,达到节省动力消耗和气体单耗,增加合成氨产量的目的。A301催化剂是我国大型合成氨厂催化剂更换和国产化改造的理想催化剂。     

氨合成铁、钌催化剂联用工艺

在实验室和工业侧线装置上考察了FA-Ru型氨合成钌催化剂与铁系A202型催化剂的性能差异,以及铁催化剂和钌催化剂联用工艺与单铁催化剂工艺对氨合成效果的影响。结果表明,FA-Ru催化剂在低温（375～425℃）、低压（10～15 MPa）、低氢氮比（R=1.5～2.3）和合成气高氨浓度（10%～16 %,体积分数）条件下,活性比A202催化剂相对提高44%～75%。铁催化剂与钌催化剂混装工艺的氨合成率随着钌催化剂装量的增加而增加,比单铁催化剂的氨合成率提高24.5%～44.8%。铁催化剂串钌催化剂工艺的氨合成率同样随着钌催化剂装量的增加而增加,比单铁催化剂的氨合成率提高27.7%～58.8%。对于铁、钌催化剂联用的氨合成工艺,在实验条件下,当钌催化剂用量达铁催化剂用量1/2以上时,催化剂的最高活性点温度降至400℃。工业侧线实验表明,FA-Ru催化剂在13.0 MPa、10000～15000 h-1条件下的氨合成率可达到铁催化剂在相同空速、26 MPa 压力下的水平。根据不同工况,铁催化剂串钌催化剂生产工艺比单铁催化剂生产工艺氨合成率可相对提高43%～56%。     

A301氨合成催化剂最佳操作条件与催化活性的关系

用高压氨合成催化剂性能评价装置 ,研究了反应温度、压力、空速、惰性气体含量、氢氮比和催化剂粒度对 A30 1催化剂活性的影响。A30 1催化剂在 15 MPa下的最适反应温度在 430～ 480℃ ,在 7MPa下在 376～ 45 0℃ ,比 A110 - 2低 15～ 35℃。A30 1催化剂的最佳 H2 ,N2 摩尔比 nm在 45 0℃时为 2 .5 5～ 3.0 ,在 40 0℃时为 2 .2 3～ 2 .5 5 ,在 35 0℃时为 1.76～ 2 .2 2 ,并可用 nm=1 .5 0 +1 .49( c NH3/ c*NH3)来表示。惰性气体含量会使催化剂活性大幅度降低 ,每当惰性气体含量增加 1 % ,出口氨浓度 (氨净值 )平均降低 0 .2 %～ 0 .3 5 %。颗粒大小对活性或反应速率有严重的影响 ,其内表面利用率受反应温度和催化效率两个因素的影响 ,对于高活性的 A3 0 1催化剂 ,催化效率的因素起主要作用。根据实验结果和合成氨反应的基本理论 ,讨论并提出了A3 0 1催化剂在合成氨生产中的最佳操作工艺条件     

中小型合成氨装置合成回路低压改造的模拟计算和可行性探讨

我国中小型合成氨装置的合成回路压力高达30 MPa以上,其吨氨能耗也比国际平均水平高50%以上,不符合当前合成氨工业发展趋势。笔者提出将我国现有操作压力为30 MPa的中小型合成氨装置合成回路压力降至10~15 MPa操作的设想,并对10 MPa和30 MPa两种压力下的操作状况进行了模拟计算和技术经济评价。结果表明,合成塔催化剂装填量由5.78 m3增加到19.9 m3,合成塔直径由Φ1 000 mm改为Φ1 600 mm,可以使在10 MPa条件下操作的进塔气体流量、出口氨浓度、氨净值和氨产量都达到30 MPa条件下操作的水平,合成回路吨氨能耗可降低3.46 G J,年运行费用可节省约710万元。采用10 MPa氨合成回路实现低压改造是可行的,并可获得显著的节能和经济效益。     

等压合成氨工艺节能计算

我国合成氨工业现有工艺中有35%是固定层间歇煤气化,氨合成系统压力高、能耗高,环境差,这些企业最终要更新工艺路线。提出设计煤气化与氨合成等压,取消氢氮气压缩机,目前条件已基本上具备。开发等压合成氨需要两个基本条件:高活性低温低压氨合成催化剂;与高效催化剂匹配的低压工艺。当水煤浆在8.7 MPa制气时,采用ZA-5催化剂实现7.5 MPa的等压合成氨工艺是完全可行的     

GC-R023型氨合成塔技术及应用

设计生产能力1 200 t/d大型合成氨生产装置采用低压合成氨生产工艺,其GC-R023型氨合成塔(Ф2 600 mm)是目前完全采用国内专利技术、自主设计、自主制作的大型设备。氨合成塔内件为三径向结构,装填DNCA(A207型)催化剂,介绍了催化剂的升温还原和生产运行情况。目前,该装置在粉煤流量为42～46 t/h时,合成氨产量32～36 t/h,氨合成系统压力10.8～11.2 MPa,系统压差0.55～0.60 MPa,合成塔压差0.15～0.16 MPa,氨净值14.6%～14.8%(体积分数)。     

A201-1型氨合成催化剂的开发与应用

0　前　言几十年来 ,合成氨工业的发展很大程度上是由于催化剂质量的改进而取得的。氨合成催化剂被认为是氨厂的核心 ,对整个工艺的经济性起到了十分重要的作用。因此 ,催化剂性能的不断完善和改进 ,成为合成氨工业生产的一种需要 ,各氮肥厂纷纷选用高效节能的新型催化剂 ,以达到增产降耗的目的。1　A2 0 1 - 1型产品的开发背景大家知道 ,A2 0 1型氨合成催化剂由于钴的加入以及其它组分的优化 ,与 A1 1 0系列相比 ,产品性能有了一次飞跃。A2 0 1以其低温活性好 ,氨净值高而受到用户的欢迎。尤其是小型氮肥厂 ,争相选用 ,取得了明显的经济…     

S-200径向氨合成塔使用A301催化剂模拟计算

根据我国引进的TopsφeS-200两段段间间接焕热径向氨合成塔的原有结构参数与工况条件,采用拟均相一维数学模型,模拟计算了使用A301催化剂的应用效果。S-200型径向氨合成塔在现有工况条件下使用A301型催化剂,合成塔出口氨浓度可达19.51%-21.33%,氨净值比使用A110提高1.5-2.5个百分点;最高日产合成氨可达1300t,在各种进塔气流量条件下,均可比使用A110增产10%-14%;在同样的合成氨产量条件下,循环气压缩功耗可比A110降低15%;废热锅炉的蒸汽产量可比使用A110提高15%-20%。结果表明,引进的大型合成氨厂第2次改造和催化剂更换采用A301型催化剂可以达到节能降耗和增产的目的。     

钌系催化剂工业应用取得重大突破

正截止3月7日,中国石油与化学工业联合会组织专家对中国首套万吨级铁钌连串催化低温低压合成氨工业示范装置完成了72小时标定考核。标定报告显示,采用铁钌连串催化成套技术,可以大幅度降低合成氨反应压力和温度,在低氢氮比的条件下实现高氨净值。考核标定结果显示,采用铁钌连串催化成套技术的万吨级氨合成装置,在压力10.2MPa、钌催化剂床层热点温度436￡、空速9160h-1、氢氮比2.3-2.8和惰性气体8.6%条件下,标定考核     

NC ( ICI) 74-1 型氨合成催化剂在传统中高压流程中的应用

NC ( ICI) 74-1 型含铁钴的氨合成催化剂系用从英国ICI 公司引进的技术制造的。该催化剂通常用操作压力在(或) 低于15MPa 的大型合氨装置。但我国大量中、小型合成氨厂均在接近或高于30MPa 压力下合成。本文讨论了NC ( ICI) 74-1 型催化剂应用于中、高压操作的氨厂的优点和问题。     

A301催化剂用于日产千吨径向氨合成塔操作工况的模拟及优化

采用拟均相一维数学模型，模拟计算了国内较具代表性的3种日产千吨径向氨合成塔操作工况，得到了各段催化床层的催化剂活性校正系数，在此基础上，对这3种氨合成塔在分别装填A110、IC174-I、A301催化剂的操作条件及各段催化床的装填量进行了优化，结果表明，通过对现有塔的操作条件进行优化或调整各段催化床体积，可以达到提高产量的目的。A301催化剂的效果最为显著，可提高氨产量6%～9%，副产更多蒸汽，这一结果表明，引进的大型合成氨厂第二次改造和催化剂更换采用A301型催化剂可以达到节能降耗和增产的目的。     

反应条件对钌催化剂和铁催化剂的氨合成性能影响

Activated carbon-supported Ru-based catalyst and A301 iron catalyst were prepared,and the influences of reaction temperature,space velocity,pressure,and H2/N2 ratio on performance of iron catalyst coupled with Ru catalyst in series for ammonia synthesis were investigated.The activity tests were also performed on the single Ru and Fe catalysts as comparison.Results showed that the activity of the Ru catalyst for ammonia synthesis was higher than that of the iron catalyst by 33.5%-37.6% under the reaction conditions:375-400 °C,10 MPa,10000 h-1,H2︰N2 3,and the Ru catalyst also had better thermal stability when treated at 475 °C for 20 h.The outlet ammonia concentration using Fe-Ru catalyst was increased by 45.6%-63.5% than that of the single-iron catalyst at low tem-perature (375-400 °C),and the outlet ammonia concentration increased with increasing Ru catalyst loading.     

Study of the Kinetics of Ammonia Synthesis and Decomposition on Iron and Cobalt Catalysts

Activity of cobalt and iron catalysts in ammonia synthesis was determined under a pressure of 10 MPa and at the temperature range of 673–823 K, in a six-channel integral steel reactor. The catalytic ammonia decomposition was studied in a differential reactor under the atmosphere of low concentration of ammonia (<6%) in the temperature range of 673–823 K under atmospheric pressure. The determined values of the activation energy for the ammonia synthesis reaction over cobalt and iron catalysts are 268 and 180 kJ/mol, respectively, whilst for the ammonia decomposition reaction they are equal to 111 and 138 kJ/mol. The cobalt catalyst showed lower activity than a commercial iron catalyst in ammonia synthesis reaction. The cobalt catalyst turned out to be more effective in ammonia decomposition reaction than the iron one.     

XY-S型催化剂在全密度聚乙烯装置上的应用

从流化床反应器基本工艺出发,通过对反应过程中的乙烯分压,n(H2)/n(C2H4),n(C4H8)/n(C2H4),两种催化剂质量比等的调整,反应器静电、流化床上下部的线型低密度聚乙烯(LLDPE)质量比、松密度、反应压力等参数均受控。催化剂活性随着XY-S型催化剂加入比例的增大而下降,w(XY-S)为100%时,催化剂平均活性达6.572 t/kg,与w(XY-S)为50%,70%相比,催化剂活性下降了14.3%～18.7%。产品合格率达100%,国产XY-S型催化剂在全密度聚乙烯装置上成功应用,基本满足装置长周期运行,达到了降低生产成本和催化剂国产化的目的。     

A301型氨合成催化剂应用小结

总结了A301型低温、低压、高活性氨合成催化剂在Φ1 800 mm合成塔的实际应用情况。介绍了合成系统的配置、工艺流程以及催化剂的装填情况,通过催化剂升温还原状况和生产过程运行数据的比较,对A301型氨合成催化剂的应用效果进行了评价,充分反映出A301型氨合成催化剂活性高、使用压力低、氨产量大等优良的性能特点。     

Amomax-10/10H氨合成催化剂升温还原理论与实践

从Amomax-10/10H催化理论和生产实践两个维度提炼了Amomax-10/10H氨合成催化剂升温还原过程关键技术。理论方面, 从还原反应的特点可以推导出还原过程的基本还原原则, 从铁比[w（Fe ²⁺）/w（Fe ³⁺）]和铁氧比[n（Fe）/n（O）]角度来推导出了Amomax-10/10H的近似分子式Fe₉O₁₀和Fe₉O;从Fe含量高和O含量低的角度, 分析了Amomax-10/10H具有良好的催化活性之理论依据;从纳米级钝化膜处于热力学亚稳定状态, 解释了Amomax-10H具有优异的低温还原性能, 以及解释了高低搭配、先易后难、分层串联还原的理论依据。实践方面：遵循“二高四低”、“阶梯式”升温、“不同时提温提压”的还原操作原则, 这是稳定升温还原操作、防止水气浓度超标、保证催化剂活性的必要举措。     

新型氨合成催化剂的选用和还原

介绍了氨合成催化剂的创新和发展、A301型和ZA-5型Fe1-xO基氨合成催化剂的性能特点及新型低温低压高活性氨合成催化剂的选择原则。以A301型催化剂为例,详细讨论了新型氨合成催化剂的升温还原方法。