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        氨合成催化劑升溫還原水汽濃度測(cè)定的探析

        2015-07-31 14:59:27張香桃山西焦化股份有限公司山西臨汾031600

        張香桃(山西焦化股份有限公司,山西 臨汾 031600)

        氨合成催化劑升溫還原水汽濃度測(cè)定的探析

        張香桃
        (山西焦化股份有限公司,山西 臨汾 031600)

        摘要:長(zhǎng)期以來(lái),測(cè)定合成氨分離成催化劑時(shí)的水汽濃度時(shí)都會(huì)受到堿石棉稱量測(cè)定的制約,這也增加了化肥生產(chǎn)停車檢修的難度。本文主要分析了測(cè)定合成氨分離成催化劑中的水汽濃度時(shí)所遇到的問(wèn)題,并制訂了解決方案。

        關(guān)鍵詞:氨合成催化劑;升溫還原;水汽濃度測(cè)定

        現(xiàn)今我國(guó)在測(cè)定合成氨分廠形成催化劑時(shí)的水汽濃度往往會(huì)受到許多不良因素的影響,所以,必須熟練掌握水汽濃度的測(cè)定方法,這樣才能為催化劑的升溫還原提供可信的數(shù)據(jù)依據(jù),增加催化劑的活性,延長(zhǎng)催化劑的使用壽命??萍嫉娘w速發(fā)展進(jìn)步,使人們研究出了一種新的測(cè)定氨催化時(shí)的水汽水汽濃度的方法,即借助化肥系統(tǒng)停車檢修的短暫時(shí)間,對(duì)催化劑升溫還原水汽濃度開(kāi)展綜合性較強(qiáng)的分析測(cè)定工作,這種方法能夠較好的滿足人們的工作需求。

        分析各種工藝指標(biāo)也不難發(fā)現(xiàn),這種方式的實(shí)用性和準(zhǔn)確性是很強(qiáng)的,并發(fā)現(xiàn)了影響合成塔催化劑活性及使用期限的具體原因,深入分析后取得了突破性的進(jìn)展,增強(qiáng)了催化劑的活性并大大延長(zhǎng)了其使用年限,這也為化肥系統(tǒng)穩(wěn)定性、連續(xù)性的增強(qiáng)奠定了基礎(chǔ),使其產(chǎn)量更高、工作周期更長(zhǎng)?;试谶M(jìn)行停車檢修工作之前,專業(yè)的攻關(guān)小組人員要開(kāi)展靜態(tài)帶水實(shí)驗(yàn),常溫帶水試驗(yàn),熱態(tài)模擬生產(chǎn)試驗(yàn)。進(jìn)行足夠多的實(shí)驗(yàn)來(lái)提供所需數(shù)據(jù),然后將電石吸收色譜法測(cè)定法作為主要方法,電石吸收稱量法提供輔助作用,并探明堿石棉稱量法測(cè)定準(zhǔn)確性差的根源。

        1 電石吸收色譜法測(cè)定

        利用電石吸收色譜法進(jìn)行測(cè)定工作的主要原理是把合成塔的循環(huán)氣體裝進(jìn)電石的U型管之中,這便會(huì)使里面的水汽和電石發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而產(chǎn)生乙炔,將最終排出的氣體統(tǒng)一收集,并通過(guò)色譜儀進(jìn)行測(cè)定,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣體和樣品氣體所形成的峰面積間的比例來(lái)算出乙炔的濃度,并最終確定水汽的濃度。

        在后面的測(cè)定工作中所用色譜法常常會(huì)受到HC4的不良影響,所以要將電石吸收稱量法所獲得的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)。合成塔觸媒升溫還原數(shù)日后,會(huì)獲得大約500多個(gè)分析數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)都屬于所測(cè)得出的瞬時(shí)濃度。還要注意在收集U形管中最終生成的乙炔氣體時(shí),一般要使用向下排空氣法。

        2 電石吸收稱量法測(cè)定

        利用電石吸收稱量法進(jìn)行測(cè)定的工作原理是把合成塔中的循環(huán)氣體通過(guò)含有電石的U形管,這便會(huì)使水汽與電石間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生乙炔,最后排出后,電石本身就會(huì)轉(zhuǎn)化成氫氧化鈣并留在U形管中。測(cè)定重量的差值并根據(jù)所通過(guò)的氣體總量來(lái)確定水汽的難度,這種測(cè)定方法是工作人員在進(jìn)行實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)化率工作時(shí)所總結(jié)得出的,是我國(guó)獨(dú)一無(wú)二的測(cè)定方法,外界的許多測(cè)定機(jī)構(gòu)甚至都不知道。

        3 堿石棉稱量法測(cè)定不準(zhǔn)的原因

        堿石棉稱量法的實(shí)質(zhì)是利用物理吸附的原理,使用該種方法所測(cè)定出來(lái)的結(jié)果通常要偏小,但到達(dá)出水的高峰期時(shí),卻又常常會(huì)產(chǎn)生負(fù)值。各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都遭遇過(guò)雷同的現(xiàn)象,比如邯鄲化肥廠、原平化肥廠、江西二化,所以大家也都因此在研究新型的測(cè)量方法,現(xiàn)今已出現(xiàn)的有電石轉(zhuǎn)化比色分析法、色譜測(cè)定法等。使用堿石棉稱量測(cè)定法時(shí)要在石棉的表面涂上堿液,借助強(qiáng)堿比如氫氧化鈉所具有的強(qiáng)吸水性以及石棉所具有的松散性及透氣性來(lái)保證通氣的順利性。實(shí)驗(yàn)中有關(guān)人員認(rèn)為石棉的堿度太低而該為NaOH來(lái)進(jìn)行吸收,可是結(jié)果依然較小,并且還是會(huì)產(chǎn)生負(fù)值。下文論述中,我們深入探究了其原因,堿石棉吸收水分屬于物理吸附,還原氣的水分通過(guò)吸收管存在

        兩個(gè)平衡:一是堿石棉吸附平衡,二是與氣樣的化學(xué)平衡。

        NH3+H2O=NH3·H2O

        NH3·H2O樣氣通過(guò)減壓后溫度很低,幾乎降為室溫,化學(xué)吸附遠(yuǎn)甚于物理吸附。很明顯,還原反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行,使氮含量逐漸升高,這便可以解釋為什么檢測(cè)結(jié)果較小甚至產(chǎn)生負(fù)值了。因此攻關(guān)組覺(jué)得,堿石棉法在測(cè)定氨合成升溫還原形成水濃度時(shí)還是不夠科學(xué)的,以后不應(yīng)繼續(xù)使用。但電石吸收法就不會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象,所以在化肥廠的合成塔催化劑升溫還原水汽濃度的測(cè)定工作中最好使用這一方法。

        4 結(jié)果驗(yàn)證

        這次升溫還原一共使用了14.6t催化劑,共14萬(wàn)元人民幣。理論出水量4307kg,實(shí)際累計(jì)排水4086kg。依據(jù)這些數(shù)據(jù)測(cè)定出出水量為4004kg,誤差為2%。這更增加了該方法的可信度。兩種方法結(jié)合起來(lái)使用,不僅有瞬時(shí)濃度,還有平均結(jié)果,實(shí)時(shí)了解出水狀況。這除了能夠反映溫度的改變,還能減緩溫度的改變。在水汽濃度測(cè)試值不大于1-2g/m3的原則下進(jìn)行升溫還原,有效保證了催化劑活性和使用壽命,所以具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

        5 注意事項(xiàng)

        使用電石法來(lái)開(kāi)展測(cè)定工作,能很好的滿足實(shí)驗(yàn)的需求,并且在長(zhǎng)期的合成催化劑升溫還原工作中也體現(xiàn)了其自身的顯著優(yōu)勢(shì),使得開(kāi)展公藝的控制工作時(shí)能有可信度較高的依據(jù)。電石吸收色譜法有著其他方法所不可比擬的優(yōu)點(diǎn),但我們一定不能忽略下列工作,即該方法在使用后期會(huì)受到CH4的不良影響,因此要使用電石吸收稱量法來(lái)提供輔助作用。尤其是電石吸收稱量法與電石吸收色譜法的結(jié)合使用,能夠協(xié)調(diào)工作,互相彌補(bǔ)不足,因此有著廣泛的應(yīng)用。主要原因是,首先,在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí),不會(huì)受到氣象組分的不良影響,有著很高的準(zhǔn)確度,開(kāi)展工作時(shí)也不會(huì)相互影響。其次,所使用的設(shè)備很簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)性很強(qiáng),可以大面積的使用和推廣。

        結(jié)語(yǔ)

        綜合本文論述,為了促進(jìn)我國(guó)氨合成催化劑升溫還原水汽濃度測(cè)定工作水平的提高,我們不應(yīng)該再繼續(xù)使用堿石棉吸收重量法,而要采取科學(xué)性較高的電石吸收轉(zhuǎn)換法。在測(cè)定合成塔觸媒升溫還原水汽濃度時(shí),也應(yīng)使用電石吸收色譜法和電石吸收重量法相結(jié)合的方式,這樣才能獲得最佳的工作效果。電石吸收色譜法具有操作簡(jiǎn)單、靈敏性強(qiáng)、效率高、數(shù)據(jù)可靠性強(qiáng)的顯著優(yōu)點(diǎn),與電石吸收重量法協(xié)調(diào)使用,可以很好的彌補(bǔ)彼此的不足。還要注意,在使用電石吸收轉(zhuǎn)化法來(lái)測(cè)定還原水汽的濃度時(shí),一定要挑選粒度直徑不大于2.5mm的電石,這樣獲取的樣品氣體才具有代表性,才能提高最終結(jié)果的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

        參考文獻(xiàn)

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        中圖分類號(hào):TQ11

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

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