資源描述：
《合成氨催化劑中毒原因分析和工藝處理方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、合成氨催化劑中毒原因分析和工藝處理方法(塔里木油田分公司塔西南化肥廠)摘要:分析了凱洛格型氨合成塔催化劑中毒的原因,提出了預防催化劑中毒的技術(shù)措施。例舉了催化劑水中毒和油中毒的典型案例,介紹了其工藝處理方法和操作實施過程。關(guān)鍵詞:氨合成塔;催化劑;中毒;原因;氨合成塔結(jié)構(gòu)及工藝流程塔里木油田分公司塔西南化肥廠合成氨裝置由美國凱洛格公司提供基礎(chǔ)設(shè)計,2001年10月竣工,并一次試車成功。該裝置之氨合成塔為凱洛格型臥式合成塔,塔內(nèi)設(shè)3個催化劑筐和1臺床間換熱器。由床間換熱器和催化劑筐組成的筒狀組合容器與高壓外殼形成環(huán)隙空間。筒狀組合容器由滾子支撐在軌道上,可將
2、其順著軌道拉出。合成塔設(shè)有2個催化劑床層,Ⅰ床層催化劑總裝量為1/3,以限制溫升,并設(shè)有1股新鮮氣直接注入Ⅰ床層,以控制合成塔床層熱點溫度。Ⅰ床層裝A110-1H型預還原態(tài)催化劑,Ⅱ床層裝A110-1型氧化態(tài)催化劑。大部分合成氣通過環(huán)隙進入,對外殼和催化劑筐起冷卻作用,以便維持外殼溫度均勻,同時合成氣在進床間換熱器之前得到預熱,然后進入床間換熱器,通過與Ⅰ床層的出口氣換熱而進一步被預熱,預熱后的合成氣從上而下進入Ⅰ床層。Ⅰ床層出口氣經(jīng)床間換熱器后進入ⅡA床,從上而下通過催化劑筐,隨著反應進行,達到合成塔熱平衡。床層熱點溫度出現(xiàn)在ⅡA床。合成氣經(jīng)支撐催化劑的
3、箅子板進入催化劑筐底部和筒狀組合容器形成的流道,再次進入ⅡB床催化劑筐,出來后離開合成塔,進入廢熱鍋爐被冷卻下來,此后合成氣經(jīng)與合成塔進出口換熱器進一步換熱被冷卻,最后經(jīng)水冷器換熱后進入組合式氨冷氣冷凝后進行分離。液相分離出液氨,氣相進入合成氣壓縮機循環(huán)段。催化劑中毒原因分析合成氣中含有的氯、硫、磷、氧及其他化合物(CO、CO2、H2O等)會引起催化劑中毒,催化劑活性越高對毒性的敏感性越大。氧對合成氨鐵催化劑的影響較大,微量的O2就能使催化劑中毒。Cl是熔鐵型催化劑的毒物,可以影響鐵的活性,增加合成氨過程的表觀活化能[1]。研究表明,氯、硫、磷、氧等引起的
4、中毒屬于永久性中毒,毒性介質(zhì)占據(jù)活性中心后,將引起活性中心減少,從而導致催化劑活性下降甚至失去活性,這種性質(zhì)的永久性中毒很難恢復活性。研究表明,化合物(CO、CO2、H2O、污油等)引起的中毒屬于暫時性中毒,暫時性中毒是可以恢復的,在特定情況下,毒性介質(zhì)可以在高于活化能的能量下,脫離活性中心,催化劑可再次恢復活性。凱洛格型臥式氨合成塔的合成工藝過程中,其催化劑暫時性中毒介質(zhì)和毒源見表（略）。3.1 CO2和CO的來源及預防措施微量CO2和CO來自不合格新鮮合成氣,其原因是甲烷化爐出口微量CO2和CO超標,長期大于10×10-6。甲烷化爐出口微量超標的主要原
5、因:①上游脫碳系統(tǒng)故障,入口CO2嚴重超標;②上游低變爐系統(tǒng)故障,入口CO嚴重超標;③甲烷化爐催化劑中毒失活;④甲烷化爐催化劑床層發(fā)生偏流穿透事故;⑤違章操作,在甲烷化爐出口氣未分析合格的情況下,并入合成氣壓縮機和合成塔系統(tǒng)。上述因素都可能導致合成氨催化劑中毒,并致使催化劑活性下降,催化劑使用壽命縮短。在日常裝置運行中,要嚴格執(zhí)行操作規(guī)范,杜絕不合格甲烷化爐出口氣進入合成氣壓縮機和合成塔系統(tǒng)。一旦發(fā)現(xiàn)其進入下游系統(tǒng),應及時切斷合成氣壓縮機入口閥,用合格的氮氣置換存在于合成氣壓縮機和合成塔系統(tǒng)的氣體。污油的來源及預防措施潤滑油(污油)中毒的毒源來自合成氣壓縮
6、機泄漏的密封油,合成氣壓縮機密封機構(gòu)損壞或機組操作不當都可能造成密封油進入合成塔。污油在合成塔內(nèi)發(fā)生焦化反應,焦化顆粒堵塞合成氨催化劑的內(nèi)孔,降低催化劑活性,嚴重帶油可能導致反應惡化,造成合成塔超壓。在裝置日常運行中,尤其在合成塔開車和停車階段,要嚴格按照操作規(guī)范進行機組操作,合成塔開車均壓前,應清理壓縮機缸體和壓縮機出口油分離器,避免積存的污油進入合成塔。在壓縮機系統(tǒng)停車過程中,應根據(jù)系統(tǒng)壓力調(diào)整密封油泵出口壓力,避免密封油進入缸體并積存。3.3 H2O的來源及預防措施催化劑水中毒的幾率比較大,造成水中毒的原因有2個:①新鮮合成氣水分超標,其主要原因是壓
7、縮機段間水冷器泄漏的水積存在管道中,或壓縮機段間分離器排放閥故障堵塞,冷凝水未能及時排出,并在開車過程中隨合成氣進入合成塔;②合成塔出口廢熱鍋爐、出口水冷器發(fā)生泄漏,積存在管道中的水在開車過程中隨合成氣進入合成塔。廢熱鍋爐和水冷器發(fā)生泄漏主要在開車或停車期間。水冷器泄漏的主要原因是制造缺陷或卸壓方法不正確。廢熱鍋爐泄漏的原因是制造缺陷、管束超壓過熱、沖刷腐蝕、汽蝕等。裝置日常運行中,要嚴格按照操作規(guī)范,合理控制設(shè)備運行參數(shù),避免催化劑水中毒。在開車和停車過程中,應預防性地判斷設(shè)備是否存在泄漏,做到早發(fā)現(xiàn),早處理。水還可能來源于置換時所用的氮氣。在停車過程中
8、,使用氮氣保護或置換催化劑時,氮氣管網(wǎng)的積水進入合成塔并浸入催化劑
