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GA110-1-H预还原氨合成催化剂
详细描述
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自上世纪80年代以来，世界熔铁氨合成催化剂除了向低温低压、外形规则化方向发展外，还普遍使用预还原技术。
预还原新技术的应用，对合成氨厂在提高催化剂还原质量、缩短还原时间、减少原料和动力消耗等方面都有重大的技术和经济意义。
预还原氨合成催化剂是氧化态氨合成催化剂在催化剂生产厂特定的装置中，以适合于该催化剂特性要求的还原条件，预先还原，然后再进行稳定化处理的产品。
由南京国昌催化剂有限公司研制、山东国昌催化剂有限公司生产的GA110-1-H预还原氨合成催化剂（以下简称GA110-1-H），广泛应用于大、中、小型氨厂。使用情况表明，预还原氨合成催化剂不仅具有起活温度低、低温活性好、热稳定性高等优点，而且具有易还原、还原阶段流出物（低浓度稀氨水）少等特点。使用预还原氨合成催化剂给氨厂带来很高的经济效益。
1 用 途
GA110-1-H主要用于合成氨工业中加快H2和N2合成为NH3的催化反应。
2 化学组份及物化性能
2.1 化学组份
除Fe3O4还原成活性α-Fe 外，Al2O3、K2O、CaO等助剂组份与未还原产品相同。钝化过程中吸收的氧量约为催化剂重量的2.8%。
2.2 物化性能
2.2.1 外观：具有金属光泽的不规则银灰色带磁性的固体， 外形为无定形颗粒（经磨角球化处理）
2.2.2 粒度有如下规格（mm）：1.5~3.0、2.2~3.3、3.3~4.7、4.7~6.7、6.7~9.4、9.4~13.0，其他特殊粒度可根据用户的要求提供
2.2.3 堆密度 ：2.1~2.4g／ml
2.2.4 孔隙率 ：~46 %
2.2.5 孔容积 ：~0.13ml/g
2.2.6 比表面积：~13 m2/g（还原态）
3 质量标准
3.1 产品执行标准 Q/SDGC01-2009
3.2 技术指标 耐热后活性（出口氨）≥12.5% （V/V）
4 工业应用
4.1 装填
预还原催化剂是安全的产品，装填前需要过筛与紧密装填。必要时可以在装填过程中从塔下部补充纯净N2以保护。
4.2 升温还原
4.2.1 还原原理
预还原催化剂已经过还原，当床层温度升到100℃后，催化剂会吸收系统中残存的氧气。如果残存的氧过多，会使还原时间延长，因此升温前必须将合成回路进行置换，使常压下回路中的氧含量小于100 ppm。
由于在钝化过程中吸收了大约2.8%重量的氧，所以使用前必须进行还原。
预还原催化剂与氧化态催化剂的还原方法基本相同。不同的是预还原氨合成催化剂一般在200℃左右，便可以发生还原反应，因此工厂应在200℃开始进行水汽浓度的分析。最高还原温度500℃，底部温度460℃以上（有条件可以更高些），出口水汽浓度连续四小时小于0.2g/Nm3，可以认为还原结束。
4.2.2 升温期
从催化剂升温期，到开始反应出水为止（室温~200℃）这一阶段称为升温期。在加热到100~120℃时，催化剂吸附的物理水将被蒸发出来。本阶段升温速率可控制在~40℃/h，系统压力应尽可能低。一般来说可控制在5~6MPa。本阶段注意尽量减少径向和轴向温差。
4.2.3 还原初期
从还原开始出水到大量出水以前，这一阶段称之为还原初期。GA110-1-H还原初期温度为200~400℃。此时催化剂已接近大量出水，升温速度应适当减慢。此阶段还原压力应尽可能保持稳定不要轻易提高压力，因还原出水增多，可采取加大循环量的方法增加空速，降低系统水汽浓度。还原过程中的水汽浓度尽可能的低，一般最高不允许超过2 g/Nm3。
4.2.4 还原主期
从大量出水开始直到主要水量出完称之为还原主期，即400~480℃，本阶段升温速率视水汽浓度而定，根据需要进行压力的调整，一般控制在8.0~10.0MPa。
4.2.5 还原末期
在大量出水之后，为了还原彻底，必须把热点温度提至允许最高温度，并使合成塔下层温度往上提，这一阶段称还原末期，本催化剂的末期还原温度为495~500℃，还原结束的指标为水汽浓度低于0.2 g/Nm3，下层温度提至460℃以上。对有条件的厂，底层温度尽量提到480~500℃的最终还原温度。
4.2.6 轻负荷阶段
还原结束经过1~2天的轻负荷转后再投入正常使用，使催化剂达到高效和长寿命。
4.3 正常使用条件
使用温度范围为360~530℃，使用初期热点温度控制在455~465℃（一段型）、465~475℃（多段冷激型）。
使用压力在10~32Mpa。
使用空速范围5000~50000h-1。
预还原氨合成催化剂，由于低温活性好，使用初期对H2/N2比较敏感，应小心控制H2/N2。
4.4 停车
4.4.1 短期停车
短期停车，可切断气源后保温保压，较长时间停车则可以进行减压后，充入氮气，封闭合成塔。
4.4.2 长期停车
长期停车，催化剂最好进行钝化处理。
钝化时将催化剂循环冷却于60℃以下，再用氮气置换H2和NH3，在0.3~0.5℃MPa压力下，开始氮气循环，直到H2<4%，再通入压缩空气钝化，钝化期间催化剂层任一点的温度不超过100℃。
钝化后催化剂的再还原。
预还原新技术的应用，对合成氨厂在提高催化剂还原质量、缩短还原时间、减少原料和动力消耗等方面都有重大的技术和经济意义。
预还原氨合成催化剂是氧化态氨合成催化剂在催化剂生产厂特定的装置中，以适合于该催化剂特性要求的还原条件，预先还原，然后再进行稳定化处理的产品。
由南京国昌催化剂有限公司研制、山东国昌催化剂有限公司生产的GA110-1-H预还原氨合成催化剂（以下简称GA110-1-H），广泛应用于大、中、小型氨厂。使用情况表明，预还原氨合成催化剂不仅具有起活温度低、低温活性好、热稳定性高等优点，而且具有易还原、还原阶段流出物（低浓度稀氨水）少等特点。使用预还原氨合成催化剂给氨厂带来很高的经济效益。
1 用 途
GA110-1-H主要用于合成氨工业中加快H2和N2合成为NH3的催化反应。
2 化学组份及物化性能
2.1 化学组份
除Fe3O4还原成活性α-Fe 外，Al2O3、K2O、CaO等助剂组份与未还原产品相同。钝化过程中吸收的氧量约为催化剂重量的2.8%。
2.2 物化性能
2.2.1 外观：具有金属光泽的不规则银灰色带磁性的固体， 外形为无定形颗粒（经磨角球化处理）
2.2.2 粒度有如下规格（mm）：1.5~3.0、2.2~3.3、3.3~4.7、4.7~6.7、6.7~9.4、9.4~13.0，其他特殊粒度可根据用户的要求提供
2.2.3 堆密度 ：2.1~2.4g／ml
2.2.4 孔隙率 ：~46 %
2.2.5 孔容积 ：~0.13ml/g
2.2.6 比表面积：~13 m2/g（还原态）
3 质量标准
3.1 产品执行标准 Q/SDGC01-2009
3.2 技术指标 耐热后活性（出口氨）≥12.5% （V/V）
4 工业应用
4.1 装填
预还原催化剂是安全的产品，装填前需要过筛与紧密装填。必要时可以在装填过程中从塔下部补充纯净N2以保护。
4.2 升温还原
4.2.1 还原原理
预还原催化剂已经过还原，当床层温度升到100℃后，催化剂会吸收系统中残存的氧气。如果残存的氧过多，会使还原时间延长，因此升温前必须将合成回路进行置换，使常压下回路中的氧含量小于100 ppm。
由于在钝化过程中吸收了大约2.8%重量的氧，所以使用前必须进行还原。
预还原催化剂与氧化态催化剂的还原方法基本相同。不同的是预还原氨合成催化剂一般在200℃左右，便可以发生还原反应，因此工厂应在200℃开始进行水汽浓度的分析。最高还原温度500℃，底部温度460℃以上（有条件可以更高些），出口水汽浓度连续四小时小于0.2g/Nm3，可以认为还原结束。
4.2.2 升温期
从催化剂升温期，到开始反应出水为止（室温~200℃）这一阶段称为升温期。在加热到100~120℃时，催化剂吸附的物理水将被蒸发出来。本阶段升温速率可控制在~40℃/h，系统压力应尽可能低。一般来说可控制在5~6MPa。本阶段注意尽量减少径向和轴向温差。
4.2.3 还原初期
从还原开始出水到大量出水以前，这一阶段称之为还原初期。GA110-1-H还原初期温度为200~400℃。此时催化剂已接近大量出水，升温速度应适当减慢。此阶段还原压力应尽可能保持稳定不要轻易提高压力，因还原出水增多，可采取加大循环量的方法增加空速，降低系统水汽浓度。还原过程中的水汽浓度尽可能的低，一般最高不允许超过2 g/Nm3。
4.2.4 还原主期
从大量出水开始直到主要水量出完称之为还原主期，即400~480℃，本阶段升温速率视水汽浓度而定，根据需要进行压力的调整，一般控制在8.0~10.0MPa。
4.2.5 还原末期
在大量出水之后，为了还原彻底，必须把热点温度提至允许最高温度，并使合成塔下层温度往上提，这一阶段称还原末期，本催化剂的末期还原温度为495~500℃，还原结束的指标为水汽浓度低于0.2 g/Nm3，下层温度提至460℃以上。对有条件的厂，底层温度尽量提到480~500℃的最终还原温度。
4.2.6 轻负荷阶段
还原结束经过1~2天的轻负荷转后再投入正常使用，使催化剂达到高效和长寿命。
4.3 正常使用条件
使用温度范围为360~530℃，使用初期热点温度控制在455~465℃（一段型）、465~475℃（多段冷激型）。
使用压力在10~32Mpa。
使用空速范围5000~50000h-1。
预还原氨合成催化剂，由于低温活性好，使用初期对H2/N2比较敏感，应小心控制H2/N2。
4.4 停车
4.4.1 短期停车
短期停车，可切断气源后保温保压，较长时间停车则可以进行减压后，充入氮气，封闭合成塔。
4.4.2 长期停车
长期停车，催化剂最好进行钝化处理。
钝化时将催化剂循环冷却于60℃以下，再用氮气置换H2和NH3，在0.3~0.5℃MPa压力下，开始氮气循环，直到H2<4%，再通入压缩空气钝化，钝化期间催化剂层任一点的温度不超过100℃。
钝化后催化剂的再还原。