合成氨催化剂的装填

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摘要：介绍了三轴一径氨合成塔结构, 叙述了A110-1型催化剂在该塔的装填进行了总结。

关键词：氨合成催化剂 装填 轴径向 合成塔

2010年石化厂合成车间因原料气短缺待料停车，并于2011年对装置进行检修，检修过程涉及合成塔催化剂的更换。本论文主要针对A110 —1 催化剂的装填进行总结。

1、催化剂的化学组成和主要性能

1.1 合成氨反应原理

3H2 + N2 = 2NH3 + Q

此反应是可逆放热体积缩小且有催化剂存在才能以较快的速率进行的反应。

1.2 催化剂的化学组成

根据装置生产特点，选用的是安格工艺技术（南京）有限公司产A110 —1型催化剂，为无规则颗粒状铁系氨合成催化剂,主要用经过精选的磁铁矿按传统的熔融法制造而成。其主要成分为Fe3O4、其中含有Al2O3、K2O、CaO、SiO2、BaO等结构性助催化剂，A110-1型催化剂的化学组成和性能见表1。

表1 A110-1型催化剂化学组成和性能

催化剂型号 组分含量（%） 尺寸（mm） 压力（MPa） 温度

（℃） 空速

( 104/h)

A110 —1型 Al2O3 K2O CaO SiO2 BaO Fe2/Fe3 3.3-9.4 15-30 370-510 3

2.4-2.8 0.5-0.7 1.9-2.3

2、催化剂的装填

2.1催化剂的装填方案

本装置氨合成塔采用南化研究院提供的“三轴一径”内件式合成塔，该塔有4个催化剂床层。催化剂颗粒有3种尺寸,分别为3.3——4.7mm、4.7——6.7mm和6.7——9.4mm。催化剂经过筛后,严格按催化剂装填方案进行装填。详细装填情况见表2。

表2 氨合成塔催化剂装填方案

触媒层 序号 规格（mm） 重量（t） 备注

第一轴向层 1 Ф(6.7-9.4) 0.2 强化磨角

2 Ф(3.3-4.7) 4.4 强化磨角

第二轴向层 3 Ф(3.3-4.7) 0.5 强化磨角

4 Ф(4.7-6.7) 9.2 强化磨角

第三轴向层 5 Ф(4.7-6.7) 9.3 强化磨角

6 Ф(6.7-9.4) 0.6 强化磨角

第四径向层 7 Ф(6.7-9.4) 0.2 强化磨角

8 Ф(3.3-4.7) 11.0 强化磨角

2.2具体装填操作

(1)在对催化剂进行装填前，想要对其进行过筛，目的是将催化剂颗粒中的粉尘去除，防止在升温还原、和正常操作过程中因塔内催化剂密度不均衡造成气体分布不均匀，从而使塔内局部温度过高，导致催化剂结块，影响生产。同时催化剂开桶人员要严格把好触媒质量关，对于发现受潮、碱化、发红（锈）的触媒应立即汇报妥善处理。

(2)装填耐火球，在内件底部装填φ5～10耐火瓷球约50kg，然后装最下面径向层。

(3)将3个热电偶套管放入固定盘固定孔，使热偶套管固定，如图2所示

图2 合成塔内部固定盘

(4)径向触媒层催化剂的装填。人下到内件里径向口固定盘处，用填料将径向层三根测温套管环隙封好。再将上面中心管管口封好，用石墨盘根填料塞住环隙，确保不留空隙以防止触媒进入中心管、装好定位花板，并使中心管与內件壁的距离相等，然后将触媒倾倒在中心管挡板处使其在塔内四周分泄均匀，如图4。在装填过程中用线锤检查触媒装填高度，当触媒面距径向层花板附近时要小心测量距离，将触媒装至径向层测温套管（Φ57×3）管口下10—20mm处即可，如图2所示，必要时由专人进入合成塔内件将触媒面拨平，催化剂装至刚好把固定盘没住，如图3：之后装冷三分布器。

图3 径向层催化剂装填位置

(5)轴向触媒层催化剂的装填。分别将各层分布器按次序安装到內件筒内，安装时要确保分布器安装到位，安装上部定位花板，确保正中心管居中，固定好固定盘螺栓。盖好冷激管、测温套管、中心管管口，开始按方案装轴向层触媒装填，触媒装至定位花板处为装填完成。之后封好合成塔大、小盖。做合成塔气密，合格后开始催化剂的升温还原。

图4 催化剂装填倾倒过程

作者简介：李学武 男 汉族 2007年毕业于北京化工大学化工工艺。