氨合成催化劑升溫還原水汽濃度測定的探析

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：長期以來，測定合成氨分離成催化劑時的水汽濃度時都會受到堿石棉稱量測定的制約，這也增加了化肥生產停車檢修的難度。本文主要分析了測定合成氨分離成催化劑中的水汽濃度時所遇到的問題，并制訂了解決方案。

關鍵詞：氨合成催化劑；升溫還原；水汽濃度測定

現今我國在測定合成氨分廠形成催化劑時的水汽濃度往往會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定方法，這樣才能為催化劑的升溫還原提供可信的數據依據，增加催化劑的活性，延長催化劑的使用壽命。科技的飛速發展進步，使人們研究出了一種新的測定氨催化時的水汽水汽濃度的方法，即借助化肥系統停車檢修的短暫時間，對催化劑升溫還原水汽濃度開展綜合性較強的分析測定工作，這種方法能夠較好的滿足人們的工作需求。

分析各種工藝指標也不難發現，這種方式的實用性和準確性是很強的，并發現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展，增強了催化劑的活性并大大延長了其使用年限，這也為化肥系統穩定性、連續性的增強奠定了基礎，使其產量更高、工作周期更長。化肥在進行停車檢修工作之前，專業的攻關小組人員要開展靜態帶水實驗，常溫帶水試驗,熱態模擬生產試驗。進行足夠多的實驗來提供所需數據，然后將電石吸收色譜法測定法作為主要方法，電石吸收稱量法提供輔助作用，并探明堿石棉稱量法測定準確性差的根源。

1　電石吸收色譜法測定

利用電石吸收色譜法進行測定工作的主要原理是把合成塔的循環氣體裝進電石的U型管之中，這便會使里面的水汽和電石發生化學反應，從而產生乙炔，將最終排出的氣體統一收集，并通過色譜儀進行測定，依據標準氣體和樣品氣體所形成的峰面積間的比例來算出乙炔的濃度，并最終確定水汽的濃度。

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

2　電石吸收稱量法測定

利用電石吸收稱量法進行測定的工作原理是把合成塔中的循環氣體通過含有電石的U形管，這便會使水汽與電石間產生化學反應而產生乙炔，最后排出后，電石本身就會轉化成氫氧化鈣并留在U形管中。測定重量的差值并根據所通過的氣體總量來確定水汽的難度，這種測定方法是工作人員在進行實測轉化率工作時所總結得出的，是我國獨一無二的測定方法，外界的許多測定機構甚至都不知道。

3　堿石棉稱量法測定不準的原因

堿石棉稱量法的實質是利用物理吸附的原理，使用該種方法所測定出來的結果通常要偏小，但到達出水的高峰期時，卻又常常會產生負值。各個生產企業都遭遇過雷同的現象，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量方法，現今已出現的有電石轉化比色分析法、色譜測定法等。使用堿石棉稱量測定法時要在石棉的表面涂上堿液，借助強堿比如氫氧化鈉所具有的強吸水性以及石棉所具有的松散性及透氣性來保證通氣的順利性。實驗中有關人員認為石棉的堿度太低而該為NaOH來進行吸收，可是結果依然較小，并且還是會產生負值。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,還原氣的水分通過吸收管存在

兩個平衡：一是堿石棉吸附平衡,二是與氣樣的化學平衡。

NH3+H2O=NH3·H2O

NH3·H2O樣氣通過減壓后溫度很低,幾乎降為室溫,化學吸附遠甚于物理吸附。很明顯，還原反應的持續進行，使氮含量逐漸升高，這便可以解釋為什么檢測結果較小甚至產生負值了。因此攻關組覺得，堿石棉法在測定氨合成升溫還原形成水濃度時還是不夠科學的，以后不應繼續使用。但電石吸收法就不會出現這一現象，所以在化肥廠的合成塔催化劑升溫還原水汽濃度的測定工作中最好使用這一方法。

4　結果驗證

這次升溫還原一共使用了14.6t催化劑,共14萬元人民幣。理論出水量4307kg,實際累計排水4086kg。依據這些數據測定出出水量為4004kg,誤差為2%。這更增加了該方法的可信度。兩種方法結合起來使用，不僅有瞬時濃度，還有平均結果，實時了解出水狀況。這除了能夠反映溫度的改變，還能減緩溫度的改變。在水汽濃度測試值不大于1-2g/m3的原則下進行升溫還原,有效保證了催化劑活性和使用壽命,所以具有較強的實用性。

5　注意事項

使用電石法來開展測定工作，能很好的滿足實驗的需求，并且在長期的合成催化劑升溫還原工作中也體現了其自身的顯著優勢，使得開展公藝的控制工作時能有可信度較高的依據。電石吸收色譜法有著其他方法所不可比擬的優點，但我們一定不能忽略下列工作，即該方法在使用后期會受到CH4的不良影響，因此要使用電石吸收稱量法來提供輔助作用。尤其是電石吸收稱量法與電石吸收色譜法的結合使用，能夠協調工作，互相彌補不足，因此有著廣泛的應用。主要原因是，首先，在進行測量工作時，不會受到氣象組分的不良影響，有著很高的準確度，開展工作時也不會相互影響。其次，所使用的設備很簡單且經濟性很強，可以大面積的使用和推廣。

結語

綜合本文論述，為了促進我國氨合成催化劑升溫還原水汽濃度測定工作水平的提高，我們不應該再繼續使用堿石棉吸收重量法，而要采取科學性較高的電石吸收轉換法。在測定合成塔觸媒升溫還原水汽濃度時，也應使用電石吸收色譜法和電石吸收重量法相結合的方式，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單、靈敏性強、效率高、數據可靠性強的顯著優點，與電石吸收重量法協調使用，可以很好的彌補彼此的不足。還要注意，在使用電石吸收轉化法來測定還原水汽的濃度時，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，才能提高最終結果的準確性及穩定性。

參考文獻

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[2]祝一鋒，李小年，季德春，劉化章．活性炭負載釕基氨合成催化劑炭甲烷化反應的抑制[J]．化學通報，2002（12） ．

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