氨合成催化剂装填升温方案

1、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

2、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。安装一个装催化剂的平台，备好过筛工

3、具（包括 1 x 1mm网孔的筛网、振 动筛、运输和开桶工具等） 。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） 。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 800m m，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。再 打开催化剂包装桶，称重后，倒入铁桶中，第一次可装至600mm，刮平后，测量出催化剂堆积的实际高度并进

4、行记录， 同时记下加入催化剂的重量。 用振动器 按计算出与塔内振动孔开孔率一致的次数在催化剂层插入振动， 每次振动约 5 秒 钟，振动棒插入的深度为450500mm,振动结束后，对催化剂表面再进行刮平， 分 34 个点测得催化剂振后高度，记录这一数据（计算出平均高度） ，并计算出 这一高度的装填密度。以后每次可装入300mm高度，振动棒插入400mm，其它按第一次作业要求进行。 共进行 45次，每次计算所得的装填密度应相近， 否 则必须重新进行测定。3.1.8 在塔顶平台上安装一个低压、小流量的引风机，用塑料风管通至装催化剂 工作面约半米的高度，准备引出催化剂装填时扬起的粉尘。3.1.9 准备

5、好装填催化剂时的记录表格和其它必要的工具。如果合成塔内件制造 单位建议装填时需要建议振荡， 建议本次采用 EP-50 型插入式电动混凝土振荡器（成都电动机械厂出产，振荡棒头直径50mm）。如果合成塔内件制造单位建议装填时不需要，则按厂方要求执行。根据催化剂筐的体积，计算出每装入300mm高度所需要的催化剂量，并在塔壁上事先标出每次预定装填的高度。所需主要工具、物品一览表表1:装填主要工具、物品一览表序号名称单位数量规格备注1装料吊斗只P 22M3下有插板2吊车辆120吨3叉车辆23吨4振动筛只P 1缩口筛网1 X 1mm5下料漏斗只13M3下装插板6过筛平台个1高度超过振动筛7塔顶平台个P 1

6、放置下料斗8帆布袋条2啊00X 16000mm加料用，应缝纫双线加台9磅称台P 11000kgK 级10白布M30环隙密封用11防尘口罩个3012防尘眼镜付r 1513普通口罩个9014专用工作服套2015工作鞋双r 2016线手套双2017帆布手套双3618塔内照明灯个r 512V临时安全灯19手电筒支25节20水平仪把121水平尺把r 122铁耙把4短把23木耙把4短把24电话机套r 12-4台对讲25软梯付116X 0.5M26安全绳条2各16M27电动振动器械*台6连©50mm振荡头，成都电机厂生产28工具包个2，帆布29家用剪刀把r 230起子把410开桶用31钢丝钳子把4

7、开桶用32木踏板块8600 X 300 X 20mm四周倒园角33手巾条3634肥皂块3635抽风机台13510m3/h低压排尘用，并配 套16M抽风管* 按制造厂要求是否要准备。 名称：插入式混凝土振动器 型号： ZX-50 规格：电压 220V（ ） 电流 27A 频率 50HZ 功率 550W 振动频率 13000/min 生产厂家：成都市电动工具厂3.2 催化剂的装填 氨合成催化剂的装填质量的好坏， 直接影响到催化剂的使用效果， 也影响到工厂 的使用效益。因此，催化剂的装填是一项十分重要的工作，必须认真对待。3.2.1 准备工作完成后，可以进行装填工作，先分批把催化剂运到现场，注意每

8、天装多少运多少，使用不完的应及时加盖帆布，现场催化剂应防水（水蒸汽） ， 防太阳暴晒，防高温、油污。过筛前方可打开包装桶盖，不可打开桶盖使催化剂 长时间与空气接触，避免受到污染。3.2.2 催化剂的过筛，是把运输过程产生的粉尘去除，对于预还原型催化剂，因 表面只有一层很薄的氧化膜，一旦这层氧化膜破坏，将会引起催化剂的发热、 甚 至燃烧。 因此，过筛预还原催化剂时不得使用铁器乱扒， 以避免破坏催化剂保护 膜，引起事故的发生。3.2.3 把经过过筛的催化剂装入小桶，过磅记录重量后，装入吊桶。当吊桶装到 预定的重量以后，把吊桶吊到塔顶，放入塔顶下料斗中。打开下料斗下部阀门， 让催化剂沿布袋撒入催化剂

9、筐。3.2.4 催化剂的装填操作人员进入塔内 （戴好防尘口罩），站在放置于催化剂层表 面的宽木板上，手抱下料布袋，将催化剂均匀地撒开（安装有两个下料布袋，两 个操作人员分别站在塔内对角线位置，顺同一方向转动撒开催化剂） 。3.2.5 当装填到预定高度后，停止加入催化剂，用预先准备好的木板或木扒把催 化剂表面刮平， 测量四周的尺寸基本在同一高度止， 记录加入的振前高度及催化 剂加入量，然后放好按要求准备好的模板，两个人手提振动器，沿对称方向，对 准模孔振荡约 5 秒钟， 提出振荡棒，对另一模孔振荡，把所有的模孔全部对称振 荡结束后。撤去模板，测出催化剂装填高度，并做好记录，计算出催化剂装填密 度

10、。如此反复进行，直到装填结束。3.2.6 每次装填密度都应相近，并与预测的密度接近。一般差别不大的话，应及 时进行调整。相差较大，应及时找出原因进行解决。相差很大，则应重新装填。327装填预还原催化剂（74-1-H）时，应加装临时电偶，以监测催化剂层的温 度。当发现催化剂层温度上升时塔内操作人员应立刻离开塔内， 并向塔内补入氮 气，待催化剂层温度下降至正常后，用空气对塔内进行置换，分析合格后，操作 人员方可重新入塔。3.2.8 装填不同粒度催化剂，应严格按要求进行，千万不要混淆错装。建议不同 催化剂按不同粒度、型号分区堆放，并设有明显标志，专人管理，并做好记录。3.2.9 作业时，应加强塔内外

11、的联系。统一指挥，做好协调工作。3.2.10 入塔人员要戴好安全带， 每作业一次，轮换一次入塔工作人员，塔顶要有 专职安全监护人员。3.2.11 现场备有必要的药品和救护人员、救护工具。4、催化剂的升温还原本次装填了预还原的74-1-H型氨合成催化剂与氧化态的74-1型氨合成催化剂， 两种催化剂的还原温度不一样。拟采用分段还原的方法，首先还原第一床层催化 剂，再依次还原第二、第三床层催化剂。即在第一床层催化剂进行还原时，控制 第二床层的温度在催化剂还原主期温度之下，使第一床层催化剂还原基本结束(还原末期)后，方提温使第二床层催化剂进行还原主期， 第三床层催化剂也依 样类推，采用同样的方法进行。

12、表二：华鲁公司74-1/74-1-H型氨合成催化剂升温活化方案还原 层数温度控 制点温度范 围C升温 速 度C/h操作压力MPa升压速度MPa/h时间h水汽 浓度ppm阶段累计常温18030一66上部180210106.0一39<1000第一层2103501015一1423下部350470470恒温15206.06.5<0.1730<1000上部30036046.57.5<0.21545<3000第二层3604402570下部440470470恒温57.5676<3000上部30036047.58.5<0.11591<3000第三层3604402

13、530121下部440470470恒温348.59.0<0.19130<30004.1催化剂升温还原前的准备工作合成单元的气密试验工作已结束各调节阀、仪表元件均处于良好状态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。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。化验实具备分析还原水汽浓度的条件。开工加热炉具备投入运行的条件。合成回路进行循环，开工加热炉点火，对合成塔进行暖塔，使温度逐渐升 至100C左右。对所有连接处进行检查，确认无泄露。4.2催化剂的升温还原第一床层催化剂的升温还原把第一床层的温度逐渐升至180C,

14、升温速率为30E/h,合成回路操作压 力逐渐提到6.0Mpa左右。在满足升温速率的前提下，尽量加大空速，以缩小床层的温差。当第一床层催化剂升至180E，应开始分析出口气体的水汽浓度，建议每小时进行一次，确保合成塔出口气体中水汽浓度小于1000ppm (V/V )。以10E /h的升温速率继续升温，逐渐把温度升至210E和350E，压力维 持不变。当床层温度达300E后，催化剂出水已相当明显，此时应加大水汽浓度的分析频率建议改为每半小时一次，控制水汽浓度w 1500ppm；同时每2小时进行 一次入口气体中的水汽浓度分析，控制入塔气体水汽浓度w100ppm,而且越小越好。421.6床层温度达350

15、C后，上部已还原的催化剂将会发生氨合成反应，产生反应热，此时应注意床层温度，防止热点温度过高。可能的话，可加大循环量。4.2.1.7 当第一床层催化剂发生合成反应时，应加强监测第一床层出口温度，当 出口温度接近430C，应利用调节一、二层间冷激气量，确保第二床层入口温度 w 300E，使第二床层催化剂未能进入主还原期。4.2.1.8 氨水浓度达 2530%时，应投入氨冷凝器。4.2.1.9 注意排放分离器中的水（稀氨水） 。4.2.1.10 一床催化剂从350-470E，催化剂进入还原主期限，催化剂将大量出水，因此应放慢升温速率，一般此时升温速度以15C/h为宜，主要应视合成塔出口气体的水汽浓

16、度而定，必要时可进行恒温操作一段时间。在这一温区内，应加大 气量并稍为提高压力，但压力最好不超过 6.5Mpa。催化剂温度升至470C以后，进入还原末期，这时催化剂出水量逐渐减 少，水汽浓度逐渐下降，可视水汽浓度调节升温速率。4.2.2 第二床层催化剂的升温和还原4.2.2.1 第二床层催化剂的升温阶段随着第一床层的升温还原而进行，不必设专 门时间。4.2.2.2 当第一床层催 化剂进入还原末期， 塔出口气体中水汽浓 度下降到 1000ppm以下后，可以通过调节一、二层间冷激气量使第二催化剂床层入口的温 度逐渐升至350 r，使第二床层催化剂进入还原主期。4.223当第二床层催化剂达到420C

17、以后，催化剂进入还原主期，催化剂大量出 水。这时必须根据塔出口气体的水汽浓度来控制升温速率，由于氧化态的 74-1 型催化剂每吨出水量较大， 在270290公斤之间， 为了保证塔出口气体水汽浓度 符合要求，在这段时间，升温速率一般以13C /h,必要时进行恒温。这段时间水汽浓度应在3000ppm,最高不要超过5000ppm。4.2.2.4 当第二床层催化剂进入还原主期时，应控制第三床层入口温度，使其小 于300E，使第二床层催化剂进入还原主期，以免造成二、三床层催化剂同时进 入还原主期，出口水汽浓度过高，影响还原效果。4.2.2.5 由于上部已还原的催化剂会发生合成反应，放出大量的合成反应热，

18、因 此应尽量加大气体流量和降低开工加热炉负荷，必要时可以适当提高操作压力， 但不要超过 8.5Mpa。当第二床层催化剂的温度升至460C以上，催化剂开始进入还原末期，水 汽浓度明显逐渐下降，这时可以加大升温速率， 应视塔出口水汽浓度而定， 一般 以5C/h为宜。当温度升至470C以后，第二床层催化剂还原基本结束。第三床层催化剂的升温还原4.2.3.1 第三床层催化剂的升温与第二床层一样，随着一、二层催化剂的升温还 原而进行，不必单独安排时间。4.2.3.2 第二床层催化剂进入还原末期，出口水汽浓度明显下降后，可把第三床 层入口温度升至350C以上，使第三床层催化剂进入还原主期。4.2.3.3

19、第三床层催化剂的还原控制方法与第二层催化剂的还原控制方法相同， 可参照第二床层催化剂还原操作要求进行。第三床层还原末期的最高温度应在 470C左右，以保证催化剂彻底还原。为了达到期这一温度要求， 可以采用适当提高第二床层催化剂温度的方法， 但不 得超过490C。4.2.3.5 当合成塔出口的水汽浓度下降到 200ppm 以下，连续三次分析均没有增 高，可将催化剂床层温度提高13C，分析水汽浓度仍没有增高，则可以认为还 原结束，调整工艺指标，投入轻负荷生产。4.4 升温还原中的注意事项4.4.1 还原过程中，应适当提高氢气含量，要求循环气中氢含量达到7880%。4.4.2 当上层催化剂合成氨反映

20、较强，放出热量大量时，应及时调节循环气量及 适当调节开工加热炉的负荷， 当合成反应热以足够维持系统平衡的热量时， 可以 维持小火直至关闭开工加热炉。为了保证下层催化剂能够达到彻底还原，下层出口温度必须升至470C,这时上层温度将会较高一些（达到 480490C）,因此可采用低压、大空速、高 氢的条件进行作业，一方面控制上层的合成反应，减少反应热； 另一方面使有更 多的氢来促进下层的还原。4.4.4 在下层催化剂进入还原主期后，为了提高空速，可以适当提高压力，但要 求不超过过去 9.0Mpa。4.4.5 当氨浓度达到一定浓度 （如 95%以上），可根据本厂情况， 把氨送入氨储罐。4.4.6 升温

21、还原时应严格遵守以下原则：提温不提压，或提压不提温，不可同时 提温又提压。每次提温或提压时， 应维持一段时间， 观察温升情况和出口水汽浓 度，当确定温升正常或水汽浓度未发生变化时， 方可进入下一轮提温或提压的操 作。4.4.7 所有分析数据应及时报到合成塔操作岗位，并认真做好记录。4.4.8 统一指挥，专人负责，一切服从统一指挥的决定。还原中遇到问题应及时 反映，组织讨论，由统一指挥下达更改措施。4.4.9 还原过程中如需进行升降压，其速度不得太快，特别是降压时应小于0 .2Mpa/min 。4.4.10 停车 当前面工序或合成系统内的设备发生故障时，需要停车，应先查出造成停车的原因，根据不同情况按以下方法