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XA201－H－1還原態(tài)催化劑的生產(chǎn)制備和工業(yè)應(yīng)用

文檔作者：謝定中，楊伍軍文檔來源：湖南安淳高新技術(shù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年08月29日
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上一篇： Φ2200 mm氨合成系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造總結(jié)

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Apr．2012
· 3O ·
化肥設(shè)計
Chemical Fertilizer Design
第50卷第2期
2012年4月
XA201一H一1還原態(tài)催化劑的
生產(chǎn)制備和工業(yè)應(yīng)用
謝定中，楊伍軍
(湖南安淳高新技術(shù)有限公司，湖南長沙410015)
摘要：分析了氨合成氧化態(tài)催化劑現(xiàn)場還原的缺點以及預(yù)還原催化劑在使用過程中存在的問題；闡述了為解決
上述不利因素而研發(fā)的還原態(tài)催化劑XA201一H一1的還原機(jī)理、制備過程以及催化劑的更換、裝填方案；工業(yè)應(yīng)
用實例表明，該還原態(tài)催化劑在提高還原質(zhì)量、縮短還原時間以及減少原材料、燃料、動力消耗等方面效果明顯。
關(guān)鍵詞：氨合成催化劑；還原態(tài)；預(yù)還原態(tài)；氧化態(tài)
中圖分類號：TQ426．6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—8901(2012)02—0030—05
Productive Preparation and Industrial Application for XA201一H —l Catalyst in Reduction State
X1E Ding—zhong，YANG Wu-jun
(Hunan Anchun High and New Technology Company Ltd．，Changsha Hunan 410015 China)
Abstract：Author has analyzed the sho~ages of ammonia synthesis catalyst in oxidized state reduced at site and the existing prab lems of pre—reduced
catalyst in case of its usage；has described the reduction mechanism，preparation process and replacement of catalyst，filling scheme of catalyst XA20I·H-1
in reduction state，which was developed to solve the above-mentioned unfavorable factors；industrial application example indicates that this catalyst in reduction
state has the obvious application effect in respects of increasing the reduction quality，shortening the reduction time and reducing raw material，fu—
e1．power consume and so on．
Key words：ammonia synthesis catalyst，reduction state；pre—reduction state；oxidation state
1 氨合成催化劑的還原
1．1 氧化態(tài)催化劑現(xiàn)場還原的缺點
氨合成催化劑的還原過程一般是在合成氨生
產(chǎn)裝置中直接進(jìn)行的，通常存在以下幾個方面的不
利因素。
(1)催化劑還原質(zhì)量難以保證。因為氨合成塔
及其循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計是以滿足N 和H 合成為氨的
最佳條件為目標(biāo)，而不是以滿足氧化態(tài)催化劑還原
所要求的最佳條件。由于受到氨廠開工電爐負(fù)荷、
壓縮機(jī)能力等因素的限制，要做到催化劑的還原在
既高空速又低壓工況下進(jìn)行是比較困難的。經(jīng)常
出現(xiàn)的問題是需要提高催化劑床層零米(進(jìn)口)溫
度到480℃和上層催化劑床層溫度到495℃時，能
夠?qū)崿F(xiàn)低壓，卻不能實現(xiàn)在高空速下使還原產(chǎn)生的
水汽在催化劑上加快脫附，從而達(dá)到抑制反復(fù)氧化
反應(yīng)的目的。為了提高催化劑中下部床層溫度到
495℃ ，往往需要提壓到10．0 MPa左右，不能達(dá)到
低壓還原，使氣體中水汽分壓相應(yīng)增高，塔內(nèi)實際
水汽濃度增加，還原產(chǎn)生的水汽附在催化劑表面上
不易脫附，發(fā)生反復(fù)氧化還原反應(yīng)，從而降低了還
原后催化劑的活性。因此，在工廠生產(chǎn)現(xiàn)場條件下
直接還原后的催化劑的本征活性，比實驗室條件下
還原后的本征活性要低。
(2)現(xiàn)場還原占用生產(chǎn)時間長，影響生產(chǎn)。對
于800～1 000 t／d氨的合成氨裝置，氨合成催化劑
的還原時間至少為10天，這是按還原期內(nèi)允許的
最高水蒸氣濃度3．5 m ，否則還原時間更長。在
此期間，消耗大量的原料、能源以及損失數(shù)千噸成
品，每天的費用至少60萬元以上。
(3)還原期問生成的大量稀氨水，濃度低無工
業(yè)應(yīng)用價值，直接排放又影響環(huán)境，難以處理。
1．2 預(yù)還原催化劑的優(yōu)點及存在的問題
為克服上述不利因素，近年預(yù)還原型催化劑被
大量使用，較好地解決了一些問題。然而由于預(yù)還
原型催化劑在制備時的鈍化過程實質(zhì)上是一個中
毒過程，已還原且具有很高本征活性的氨合成催化
作者簡介：謝定中(1938年一)，男，湖南冷水江人，1961年畢業(yè)于天
津大學(xué)化工無機(jī)物專業(yè)，教授級高級工程師，長期從事化學(xué)工程、工
藝設(shè)備的開發(fā)和研究工作。
萬方數(shù)據(jù)
第2期 謝定中等XA201一H一1還原態(tài)催化劑的生產(chǎn)制備和工業(yè)應(yīng)用 ·31·
劑要再次部分氧化，氧是鐵系催化劑的毒物。另一
方面，預(yù)還原型催化劑在工業(yè)使用時還要再次進(jìn)行
還原，這種反復(fù)的氧化還原會使催化劑表面活性
一Fe微晶長大，活性降低，并且這種降低是不可逆
的。故預(yù)還原型催化劑在制備過程中還原后得到
的高活性在鈍化過程中被部分抵消(約8％ ～
10％)，不能最大限度地發(fā)揮預(yù)還原催化劑的作用。
2 XA201一H—l還原態(tài)催化劑的制備
2．1 還原機(jī)理
(1)XA201型氨合成催化劑是鐵鈷雙活性組分
的合成催化劑，采用熔融法制造，主要成分為Fe，0
和Co 0 ，并添加了部分適用于低溫低壓特性的助
催化劑和稀土等特殊組分，具有活性起始溫度低、
活性溫區(qū)寬、活性高、強(qiáng)度高和抗毒性強(qiáng)的優(yōu)點。
XA201一H一1型催化劑是將XA201催化劑在專用
的還原生產(chǎn)裝置上，以最佳還原條件還原成為活性
一Fe，降溫篩分后裝入專用包裝桶并充氮氣正壓
保護(hù)。
(2)XA201一H一1型催化劑保持了原有催化
劑的特性，堆比重(2．1±0．1)g／mL，粒度有 2．5～
6．7之間的各種規(guī)格，機(jī)械強(qiáng)度完全滿足工業(yè)使用
要求，裝入合成塔后直接升溫使用，節(jié)約原料能耗、
經(jīng)濟(jì)效益顯著。
XA201～H一1催化劑的制備包含2個過程，即
XA201型氧化態(tài)催化劑的制備和還原。以下重點
敘述XA201型氧化態(tài)催化劑還原過程。
2．2 工藝流程
還原爐結(jié)構(gòu)和配套工藝流程的設(shè)計，以滿足
XA201型催化劑特性的最佳還原條件為原則，保證
還原后催化劑的高本征活性。還原用原料氣以氨
裂解植被，嚴(yán)格控制其中氨、水及其他雜質(zhì)的含量。
升溫還原堅持三高、三低控制原則：即高空速、高電
爐功率、高氫氣濃度；低壓低溫多出水、低氨冷溫
度、低水汽濃度以及低同平面溫差。水汽濃度是整
個還原過程應(yīng)嚴(yán)格控制的重要指標(biāo)。
(1)還原系統(tǒng)工藝流程。循環(huán)風(fēng)機(jī)一氣體過濾
器一氣氣熱交換器～ 還原電爐一還原爐一旋風(fēng)除
塵器一氣氣熱交換器一還原水冷卻器一氨冷器一
水分離器一分子篩干燥器一循環(huán)風(fēng)機(jī)。氫氮氣補(bǔ)
在水冷器后氨冷器前。氫氮原料氣由氨裂解制取。
(2)氨裂解工藝流程。液氨貯槽一汽化器一減
壓閥一耐腐流量計～熱交換器一裂解爐一熱交換
器一水冷卻器一分子篩干燥器一氫氮混合氣貯罐。
氨合成催化劑還原工藝流程見圖1。
圖1 氨合成催化劑還原工藝流程
1一還原爐；2一電加熱爐；3～分離器；4一熱交換器；5一水冷器；6～
過濾器；7-循環(huán)風(fēng)機(jī)；8一氨裂解系統(tǒng)；9一氨冷器；10一分離器；
11一干燥器
2．3 主要設(shè)備
主設(shè)備選用DN 1 400 mm還原爐，共裝填
XA201氧化態(tài)催化劑約3．0 Ill ，理論出水量約2 300
kg。還原壓力控制在0．8～1．0 MPa，選用高功率的
加熱爐和大氣量的循環(huán)機(jī)，使催化劑在高空速和適
宜溫度下還原，還原爐出口氣體中水蒸氣濃度控制
<1．2 s／in 。分離水蒸氣后(稱量計量)，經(jīng)高效分
子篩干燥器脫水，再經(jīng)氣體過濾器，使循環(huán)氣在人
還原爐時，水汽濃度控制在5 ms／in 以下，以防止催
化劑被水蒸氣反復(fù)氧化。還原后期將全床層溫度
控制在495 oC溫度范圍(等溫)，使還原爐出口氣體
中水蒸氣濃度小于0．1 g／m。，并持續(xù)6 h，以使整爐
催化劑均勻、徹底地還原完全。
2．4 操作控制
還原后系統(tǒng)循環(huán)降溫至床層溫度50℃以下，用
氮氣置換，通過篩網(wǎng)篩除細(xì)粉，裝入專用包裝桶并
充入氮氣正壓保護(hù)備用。還原過程的關(guān)鍵是控制
還原速度，還原速度的快慢決定了還原溫度的高低
以及水汽濃度的高低，同時與壓力、空速等有一定
的關(guān)系。還原過程要求升溫平穩(wěn)，出水均勻，以保
證催化劑的深度還原，防止溫度猛升和出水太快，
否則會影響預(yù)還原催化劑的活性、強(qiáng)度和壽命。 、
3 工業(yè)應(yīng)用實例
XA201一H一1還原態(tài)催化劑最明顯的特點是
能夠節(jié)省氨合成裝置的開車時間，只需直接升溫至
起活溫度，不用再還原。因此相比裝填氧化態(tài)催化
劑升溫還原過程，減少了大量的非生產(chǎn)時間，節(jié)省
了開車費用，而且沒有還原過程排出的稀氨水，避
免了環(huán)境污染，同時也減輕了各級管理人員、技術(shù)
人員、操作人員的心理壓力。
(1)云南曲靖化肥廠DN 1 000 mm氨合成塔，
2010年4月更換上層催化劑3．0 t，實際抽出并裝填
XA201一H一1型還原態(tài)催化劑2．8 t，比直接更換
整塔催化劑節(jié)約6萬多元，合成塔催化劑使用時間
萬方數(shù)據(jù)
· 32· 化肥設(shè)計 2012年第50卷
延長2年以上。停車更換催化劑和開車投入正常生
產(chǎn)總共耗時72 h，比全塔更換催化劑并升溫還原時
間節(jié)約10天以上，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
(2)河北陽煤集團(tuán)深州化肥有限公司，ⅢJD一
2000型DN1 600 mm氨合成塔，2010年10月更換上
層一、二段中毒催化劑9．8 t，實際抽出并裝填XA201
一H一1型還原態(tài)催化劑7．8 t。開車時催化劑低溫
活性好，320℃ 即可起活加量，比全塔更換催化劑并
升溫還原節(jié)約時間15天以上，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
(3)河南心連心化肥有限公司，ⅢJD一2000型
DN1 600 mm氨合成塔，2008年7月更換上層一段
XA201一H一1型還原態(tài)催化劑2．8 t，使合成催化
劑壽命延長2年，比全部更換催化劑(54 t)節(jié)約大
量費用。更換催化劑后，320 oC就可起活加量，正常
放空量由2 300 m ／h降低到2 000 m ／h，年減少放
空量2 592 000 m ，且節(jié)約升溫還原時問，縮短系統(tǒng)
檢修時間5天。
(4)安徽德邦化工有限公司，ⅢJD一2000型
DN1 400 mm氨合成塔，更換XA201一H—l還原態(tài)
催化劑6．7 t，XA201一H催化劑24．6 t，節(jié)約開車時
間5天以上。
(5)山東瑞星集團(tuán)潤銀化肥有限公司，ⅢJD一
2000型DN1 800 mm氨合成塔全部裝填XA201一H一
1型還原態(tài)催化劑23．5 t；ⅢJD一2000型DN1 400 mm
氨合成塔更換上層一段XA201一H一1型還原態(tài)催化
劑2．3 t，節(jié)約安裝、檢修和還原時間15天以上。
(6)河北中國吳華集團(tuán)宣化有限公司，DN1 000
mm氨合成塔全塔更換XA201一H一1型還原態(tài)催
化劑13．5 t，節(jié)約開車時間5天以上。
(7)湖北三寧化工有限責(zé)任公司，ⅢJD一2500
型DN2 200 mm氨合成塔，催化劑使用3年，上層催
化劑平均下沉800～1 000 mm，部分催化劑中毒嚴(yán)
重失活，計劃更換上層預(yù)還原催化劑21 t，實際抽取
并裝填XA201一H一1型還原態(tài)催化劑17．8 t，用時
26 h，比全塔更換催化劑并升溫還原節(jié)約時間15天
以上。生產(chǎn)重新啟動時，催化劑床層溫度295 cC即
發(fā)現(xiàn)有合成反應(yīng)，隨著壓力逐漸升高至320℃ ，床層
已有明顯溫升，可以進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)氣加量，零米溫度
由原來的405 cc降低到370 oC左右，合成氨產(chǎn)量由
800～810 t／d提高到950—960 t／d，操作壓力24
MPa，循環(huán)氣甲烷17．5％ ，相同操作條件下日產(chǎn)氨
提高近19％ ，達(dá)到150 L／d，放空量大幅減少，經(jīng)濟(jì)效
益十分顯著。
4 還原態(tài)催化劑的更換和裝填
因為大多數(shù)廠家都是部分更換上層催化劑，催
化劑的抽取和裝填均從塔頂部內(nèi)件筐蓋裝料孔進(jìn)
出，如果從氨合成塔抽出催化劑時催化劑沒有經(jīng)過
鈍化，則抽出工作就成為在特殊環(huán)境下的作業(yè)。未
經(jīng)鈍化的催化劑不能與空氣接觸，更是增大了卸出
的難度。為此，湖南安淳高新技術(shù)有限公司制定了
1套完整的XA201一H一1型還原態(tài)催化劑抽取和
裝填方案。該方案采用真空間歇抽吸、干法分離，
抽吸上層催化劑。為防止塔內(nèi)催化劑及還原態(tài)催
化劑與空氣接觸氧化，該方案采用床層充氮氣
(99．99％)保護(hù)，不開內(nèi)件筐蓋，直接在內(nèi)件筐蓋測
溫套管圓周上及對應(yīng)篩網(wǎng)板上，均布開方孔3—4
個(200 mm x 120 ram)，用于抽吸和裝填催化劑。
筆者以ⅢJD一2500型DN2 200 mm氨合成塔上
層催化劑更換為XA201一H一1型還原態(tài)催化劑為
例，簡略介紹催化劑的卸出和裝填過程。
4．1 塔內(nèi)氨催化劑卸出
采用氮氣降溫、氮氣保護(hù)、真空抽吸催化劑、干法
分離的方法，即把降溫后的催化劑用真空泵(或羅茨
風(fēng)機(jī))通過管道抽出，抽出的催化劑與保護(hù)介質(zhì)氮氣
分離后，立刻用水沖洗、氧化、降溫后運走。返回的氮
氣(有條件的可以增加降溫設(shè)備水冷器)從合成塔底
部主出氣口或從塔頂層間冷激管口或直接經(jīng)零米催
化劑表面進(jìn)入塔內(nèi)，形成氮氣循環(huán)氣路(注意真空
度，防止誤操作抽入空氣)，補(bǔ)入氮氣在塔底主出氣
口。塔內(nèi)氨催化劑卸出流程見圖2。
合成塔
l 5： }／兇。＼ ‘ 出氣口
f 真空泵 分離器 氮氣 I
l(羅茨風(fēng)機(jī)) I或返塔頂
圖2 塔內(nèi)氨催化劑卸出流程
抽吸金屬軟管(端頭接+57 mm無縫管)由塔頂
作業(yè)人員操作，通過內(nèi)件筐蓋200 mm×120 mm方
孔，伸至塔內(nèi)篩網(wǎng)板180 mm×100 mm方孔下方，到
達(dá)上層催化劑床層表面，抽料管的另一端接入分離
器裝置。羅茨風(fēng)機(jī)啟動時，抽料管內(nèi)形成負(fù)壓，把
塔內(nèi)的催化劑抽入分離器，抽吸出的催化劑占分離
器容積的60％ 時，羅茨風(fēng)機(jī)切出分離器，關(guān)閉分離
器進(jìn)出口閥門1、2和5(見圖2)，開啟分離器沖氮
閥(圖2中4)沖氮至正壓后，將催化劑從分離器中
卸出，卸出的催化劑傾倒在地上，立刻進(jìn)行沖水、氧
萬方數(shù)據(jù)
第2期 謝定中等XA201一H一1還原態(tài)催化劑的生產(chǎn)制備和工業(yè)應(yīng)用 ·33·
化、降溫后移走。
4．2 主要設(shè)備及參數(shù)
(1)① 羅茨風(fēng)機(jī)1臺，型號L21LD，排出壓力
19．6 kPa，流量122．2 Ill ／h，轉(zhuǎn)速1 450 r／min，有條
件的可以用以下流量大的型號，以縮短作業(yè)時間；
② 羅茨風(fēng)機(jī)1臺，極限真空160 kPa，最大流量660
m ，功率為220 kW；③水環(huán)式真空泵1臺，吸入壓力
(16．8～101．3)kPa，轉(zhuǎn)速246 r／min，排出壓力101．
3 kPa，流量157～190 1TI ／h；④羅茨風(fēng)機(jī)1臺，型號
L22LD，排出壓力40～50 kPa，流量700～760 m ／h。
(2)4,76 mm鋼管若干米，657 mm鋼管6 m，截
止閥DN65 mm 3個，DN25 mm 2個，DN65 mm快開
閥1個，螺旋型波紋金屬軟管DN50 mm×2000 mm，
壓力2．5 kg，或橡膠波紋管4,50 mm(內(nèi)徑)，每根長
度為10 m。
(3)旋風(fēng)分離器1臺，4,1 400 mm×1 000 mm；吊
車1臺，200 t(根據(jù)塔高決定)。
(4)其他。卸出鐵桶2個，軍用短鐵釬2把，長
管式呼吸器，防毒面具5個，長把鐵垃圾斗2斗，I臨
時安全燈具2個，救護(hù)繩、安全帶6根，隔熱防護(hù)服
2套。
4．3 抽吸注意事項
在塔頂應(yīng)配置必要的急救設(shè)備和藥品，塔下應(yīng)
保持有專職醫(yī)務(wù)人員及救護(hù)車，以防萬一。
(1)降溫介質(zhì)以冷態(tài)高純氮氣為降溫介質(zhì)和卸
出催化劑時的保護(hù)介質(zhì)，通入方向與正常生產(chǎn)時相
反，以保護(hù)整個催化劑床層處于氮氣的保護(hù)下。抽
吸催化劑時連續(xù)充氮氣，必須保證氮氣的連續(xù)、壓
力、純度，并設(shè)專人看護(hù)。根據(jù)塔內(nèi)床層溫度情況
及時調(diào)整抽吸作業(yè)，可以問歇抽吸3～5 min／次，期
間降溫5—10／次。
(2)真空泵(或羅茨風(fēng)機(jī))抽吸時，真空度控制
得過大易造成漏人塔內(nèi)的空氣量增大，導(dǎo)致被抽吸
的催化劑床層溫升過快，影響整個作業(yè)時間，根據(jù)
具體羅茨風(fēng)機(jī)型號控制真空10～30 kPa為宜。
(3)在抽吸催化劑時，安排專人監(jiān)控塔內(nèi)床層
溫度變化情況。隨著抽吸工作的進(jìn)行，會有少量空
氣從內(nèi)件筐蓋漏入，經(jīng)篩網(wǎng)板進(jìn)入塔內(nèi)，與催化劑
表面接觸，造成被抽吸床層催化劑溫度上升(控制
≤100℃)，此時可以停止抽吸作業(yè)，大量充入氮氣，
使塔內(nèi)形成正壓，以隔絕空氣進(jìn)入塔內(nèi)，待溫度降
低后再繼續(xù)抽吸。
(4)抽吸催化劑時用氮氣管在塔上部篩網(wǎng)板處
連續(xù)吹掃，以減少空氣被吸入塔內(nèi)與催化劑接觸。
(5)抽吸催化劑作業(yè)人員需穿戴隔熱防護(hù)服、
長管式呼吸器、安全帶，塔上設(shè)專人監(jiān)護(hù)，出現(xiàn)異常
情況及時處理、救護(hù)。
4．4 裝填、焊接、安裝、試壓
(1)裝填XA201一H一1型還原態(tài)催化劑時，對
催化劑裝填過程中塔內(nèi)床層溫度進(jìn)行全程監(jiān)視。
(2)裝填前檢查篩網(wǎng)板是否下沉，若下沉較多，
則需用手葫蘆將篩網(wǎng)板拉至正常位置(距離中心管
口30～50 mm)并定位后方可添加催化劑。
(3)提前預(yù)制2根帶法蘭+57 mm無縫鋼管作
為裝催化劑下料管，伸至篩網(wǎng)板上61oo mm孔下方
200 ITlm左右，裝填過程中不可以有催化劑散落在篩
網(wǎng)板上及中心管內(nèi)。
(4)裝催化劑時，用盲板封住各冷激管口、冷管
束下降管口、中心管口、測溫套管管口，從塔出口取
樣口接入氮氣管，從裝填催化劑加人口處放空，并
保持微正壓。
(5)將換用的XA201一H一1型還原態(tài)催化劑
用桶吊到合成塔上部，用金屬軟管將下料管與桶下
料法蘭連接(DN80)。
(6)打開還原催化劑桶下料管快開閥，注意控
制對稱2個孔的加料速度，直至裝填XA201一H一1
型還原態(tài)催化劑到平篩網(wǎng)板下平面，理論計算量約
為X=21 t。
(7)還原態(tài)催化劑裝填結(jié)束后，對塔內(nèi)還原態(tài)
催化劑表面進(jìn)行氮氣或氬氣保護(hù)，并把還原態(tài)催化
劑表面撥平。
(8)焊接篩網(wǎng)板孔和密封焊接內(nèi)件筐蓋上加料
孔(內(nèi)件筐蓋開孔處保溫層要復(fù)原)。安裝好冷管
束下降管和層間冷激管金屬軟管。
(9)將現(xiàn)場焊渣及雜物清理干凈，關(guān)大蓋封塔，
系統(tǒng)試壓試漏置換，按一般檢修臨時停車后開車方
案開車，還原態(tài)催化劑直接升溫到活性溫度330℃
左右，投入使用。
5 使用效果比較
(1)目前國內(nèi)合成氨廠都在向大型化發(fā)展，合
成塔內(nèi)件如ⅢJO一3000型DN2 500 mm，m JD一
3500型DN2 800 mm低壓低阻氨合成系統(tǒng)日產(chǎn)氨達(dá)
900～1 000 t，ⅢJD一4000型DN3 000 mm 日產(chǎn)氨達(dá)
1 500 t，裝置的大型化使得因更換催化劑而停工所
造成的損失將十分巨大，特別是那些要求連續(xù)供應(yīng)
氨的氨加工裝置更是如此。以國內(nèi)若干不同內(nèi)件
(DN2 000 mm)結(jié)構(gòu)的氨合成塔為例，還原態(tài)氨合成
催化劑使用效果比較見表1。
(下轉(zhuǎn)第37頁)
萬方數(shù)據(jù)
第2期 邵士銘等多軸離心式空壓機(jī)放空閥突然打開的原因分析及防范措施 ·37·
緊接著二段放空閥打開，二段爐斷空氣，裝置停車。
(3)因二段出口壓力設(shè)定值為3．872 MPa，與4．3
MPa相距甚遠(yuǎn)，所以放空閥打開是由一段造成的。
(4)放空閥實際打開與DCS發(fā)出指令相比推遲
了2分59秒，其原因可能是放空閥被卡，估計是放
空閥管內(nèi)結(jié)冰(當(dāng)時環(huán)境溫度在一l8℃ 以下)或另
有其他情況。
2．3 放空閥打開原因的分析結(jié)果
導(dǎo)致壓縮 閥打開和二段爐斷空氣的原因如下。
(1)在壓縮機(jī)運行時，操作人員過高設(shè)定了一
段出口壓力值1．451 MPa，使其接近壓力限定值1．5
MPa，正常情況為1．32 MPa。
(2)操作人員采用了不適當(dāng)?shù)姆绞剑赐ㄟ^關(guān)
小壓縮機(jī)出口閥FV2011(開度60％ ～41％)來減少
裝置的空氣量。
3 防范措施
為防止此類事故再次發(fā)生，對各項實際操作數(shù)
據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一段出口壓力小于1．4 MPa
時，會使得二段壓比過大，往往造成二段功率超標(biāo)，
>3 465 kW，機(jī)組報警。征得Atlas Copco公司同意
后提出了新的操作要求：
(1)嚴(yán)格壓縮機(jī)的操作指標(biāo)，要求壓縮機(jī)一段
出口壓力嚴(yán)格控制在1．4 MPa以下，二段出口壓力
從3．72 MPa調(diào)整到3．9 MPa。
(2)不允許通過壓縮機(jī)出口閥FV2011來減少空
氣供給量，而是通過壓縮機(jī)減量，即保證壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速
恒定，通過壓縮機(jī)的導(dǎo)葉和放空閥進(jìn)行卸載。操作人
員改變一段、二段出口壓力的設(shè)定值，壓縮機(jī)先自動
逐步關(guān)閉一段、二段導(dǎo)葉，當(dāng)導(dǎo)葉完全關(guān)閉后，放空閥
再開始逐步打開，完成卸載，這樣即安全又節(jié)能。
4 運行效果
201 1年1月21日，因尿素裝置負(fù)荷較低，要
求合成氨裝置的負(fù)荷從100％減至70％ 。操作人
員嚴(yán)格按上述操作規(guī)定對空氣進(jìn)行減量，逐步改
變一段、二段出口壓力的設(shè)定值，使裝置的空氣量
從58 582 1TI ／h下降至41 010 ITI ／h，順利完成了減
負(fù)荷，未發(fā)生壓縮機(jī)一段、二段放空閥打開以及裝
置斷空氣的重大事故。壓縮機(jī)運行數(shù)據(jù)見表2。
其后，合成裝置又多次進(jìn)行減負(fù)荷，均采用上述方
法減空氣量，均未發(fā)生壓縮機(jī)一、二段放空閥打開
的事故，實踐證明上述防范措施是安全可靠的。
表2 壓縮機(jī)運行有關(guān)數(shù)據(jù)
5 結(jié)語
(I)通過對空氣壓縮機(jī)放空閥打開、二段爐斷
空氣的原因分析，找出了事故原因，并采取了相應(yīng)
的防范措施，避免了此類問題的再次發(fā)生。
(2)由于多軸式壓縮機(jī)的控制很復(fù)雜，引起壓
縮機(jī)停機(jī)、放空閥突然打開或逐步打開的原因較
多，故在分析、查找問題時，要認(rèn)真消化廠商資料，
并要結(jié)合現(xiàn)場實際，對可能引起問題的原因逐項仔
細(xì)排查，才能真正找到事故的根源，并防患于未然。
收稿日期：2011--03—10
(上接第33頁)
表1 還原態(tài)氨合成催化劑使用效果比較
序號 隋況
1全部氧化態(tài)催化劑
2 20％還原態(tài)催化劑+80％氧化態(tài)催化劑
3 50％(預(yù))還原催化劑+50％氧化態(tài)催化劑
4 全部還原態(tài)催化劑
100．0 ≥10 大量
160．0 5—6 中等
250．0 3—4 少量
400．0 1—2 沒有
(2)由表1可知，雖然還原態(tài)氨合成催化劑單
位質(zhì)量的價格是氧化態(tài)催化劑的3～4倍，使催化劑
一次性投資費用增加，但無論是部分使用或是全部
使用還原態(tài)催化劑，均可縮短還原時間1／2或更
多。1個1 000 t／a氨的合成氨廠，與全部使用氧化
態(tài)催化劑相比，其凈效益相當(dāng)于1 000～4 000 t氨的
價值。采用部分還原態(tài)催化劑(總量15％)對于低
壓(1O一13 MPa)合成的裝置是有利的，如果用于
中、高壓裝置則更加有利。
(3)目前，還原態(tài)催化劑的市場銷售量達(dá)到氨
合成催化劑總量的10％ ～15％ ，有些合成氨裝置
已全部使用還原態(tài)催化劑。生產(chǎn)應(yīng)用情況表明，
XA201一H一1型還原態(tài)催化劑，對合成氨裝置提
高催化劑還原質(zhì)量，縮短還原時間，減少原材料、
燃料和動力消耗等方面均具有顯著的技術(shù)意義和
經(jīng)濟(jì)意義。

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