氨合成催化劑中毒原因分析及應(yīng)對措施探討

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1 氨合成催化劑中毒原因分析

經(jīng)過對氨合成催化劑的實際生產(chǎn)過程進行探究發(fā)現(xiàn)，氨合成催化劑出現(xiàn)中毒的原因主要包括以下方面：

(1)暫時性中毒誘發(fā)因素。在氨合成催化劑的實際生產(chǎn)過程中，合成塔中如若出現(xiàn)少量的一氧化碳及二氧化碳等含氧類化合物，會使得氨合成催化劑的原有活性出現(xiàn)降低的情況，該現(xiàn)象出現(xiàn)則屬于暫時性中毒誘發(fā)因素。該情況成為暫時性中毒的原因為這些含氧化合物在被清理完后通過純凈的氮氣和氫氣經(jīng)過催化劑層時，氨合成催化劑可將原本的活性進行復原。該類型中毒誘發(fā)因素對于催化劑的影響主要取決于毒物含量高低，毒物的含量越高，則氨合成催化劑的活性影響越大，活性恢復速度也會相對越慢。

(2)永久性中毒誘發(fā)因素。該類型誘發(fā)因素出現(xiàn)的原因主要為，氨合成催化劑的合成塔中的氣體摻雜磷硫氯砷等化合物，這些化合物會和具有活性的鐵進行化學反應(yīng)后形成穩(wěn)定性較強的化合物，從而使得氨合成催化劑的活性受到影響降低。與暫時性誘發(fā)因素不同，該類型誘發(fā)因素氨合成催化劑的活性不能得到恢復，一旦出現(xiàn)該類型中毒，所使用催化劑必須經(jīng)過更換后才可繼續(xù)生產(chǎn)。

(3)催化劑衰老中毒誘發(fā)因素。給類型中毒誘發(fā)因素屬于自然因素，化工生產(chǎn)所使用催化劑在經(jīng)過長時間使用后，氨合成催化劑的活性會自然性降低和減退，該類型因素也屬于不可逆轉(zhuǎn)的因素，只能與永久性中毒誘發(fā)因素相同，對氨合成催化劑進行更換后繼續(xù)生產(chǎn)。

2 氨合成催化劑中毒解決措施探究

通過對化肥廠調(diào)查發(fā)現(xiàn)，氨合成催化劑出現(xiàn)中毒的類型大多為暫時性中毒誘發(fā)因素，故以下會針對實際生產(chǎn)中出現(xiàn)暫時性中毒誘發(fā)類型進行解決措施的探究。

對于暫時性中毒類型，合成塔中出現(xiàn)一氧化碳和二氧化碳氣體的處理要首先對中毒具體原因進行分析，做到對所采用措施和具體參數(shù)的變動情況要及時總結(jié)，主要涉及的處理原則包括以下內(nèi)容：

(1)在氨合成催化劑實際生產(chǎn)過程中要保證甲烷化爐床層的溫度不能比三百攝氏度低，但也不能將溫度控制過高，以防出現(xiàn)合成系統(tǒng)受溫度影響而出現(xiàn)反應(yīng)狀態(tài)不佳、壓力過大等情況。

(2)在實際生產(chǎn)中，分子篩的操作過程要嚴格按照規(guī)定程序進行實施，實際加熱過程一旦出現(xiàn)時間延遲的現(xiàn)象，要依據(jù)程序出現(xiàn)問題的部分采取相應(yīng)措施進行處理。

(3)當出現(xiàn)暫時性中毒的現(xiàn)象，要及時將防空打開，降低設(shè)備的轉(zhuǎn)速，避免出現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)因壓力短時間增大而引起安全閥跳匝出現(xiàn)靜電著火事故，還要將汽包液位的變化情況進行注意，若合成塔內(nèi)溫度降低速度較快時，要把合成塔進行及時切斷。

(4)要在實際生產(chǎn)中對裝有尿素裝置進行冷氮的輸送工作，以此來保證尿素裝置的生產(chǎn)處于正常狀態(tài)，還要對裝置的轉(zhuǎn)速和壓力等進行調(diào)整，防止出現(xiàn)壓力過低等情況出現(xiàn)。

對于暫時性中毒的具體處置過程主要分為還原過程及注意事項連個部分。

2.1 暫時性中毒具體處置還原過程

在還原過程中主要包含以下方面內(nèi)容:

(1)要合成塔的入口氣體壓力控制在8～8.5Pa 的范圍內(nèi)，保證合成塔的氣體進入流量小于規(guī)定值，對加熱爐進行緩慢操作，使得催化劑依據(jù)規(guī)定速度進行升溫。

(2)要保證催化劑溫度超過270℃后才可進行氨合成反應(yīng)，與此同時要將床層的升溫速度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

(3)要將三床催化劑的溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，確保三床溫度還原過程處于正常反應(yīng)狀態(tài)。在一床還原完成后再將洗頭膏壓力進行調(diào)整，控制合成塔的入口流量，進行二床還原反應(yīng)，在二床反應(yīng)完成后，將溫度升高進行三床還原反應(yīng)，三床還原反應(yīng)完成后等溫度降低至規(guī)定范圍時才可進行之后的生產(chǎn)操作。

(4)三床反應(yīng)完成之后要對裝置負荷進行緩慢增加負荷操作，確保合成塔的出口水蒸氣濃度低于規(guī)定值，同時對產(chǎn)品氨的含量進行檢測，確保還原過程符合具體要求后暫停加熱爐。

2.2 暫時性中毒具體處置注意事項

在暫時性中毒具體處置中需要注意的內(nèi)容包括以下方面:

(1)要保證合成塔的放空閥處于10%～20%的開度，使得合成塔的入口具有新鮮的成分氣體，將催化劑的還原放在規(guī)定范圍內(nèi)。

(2)在氨合成催化劑的活性恢復后，生產(chǎn)氨過程要對氨分離器液位進行及時調(diào)整。

(3)處理過程的升溫要對合成塔的進口和出口工藝水汽濃度進行及時分析，確保濃度值控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一點出現(xiàn)水汽濃度過高情況要及時采取升溫降速等操作。

(4)在還原操作過程中要將同一個平面的溫度差值控制低于10℃，如有需求可進行恒溫操作，防止局部出現(xiàn)高溫反應(yīng)。

(5)還原過程要使得床層的升溫符合要求，不能對系統(tǒng)進行隨意升壓或者增加循環(huán)量，防止出現(xiàn)催化劑的床層溫度反降的情況。

(6)在還原反應(yīng)中對于壓力的升高和降低要嚴格按照規(guī)定進行操作，當催化劑出現(xiàn)反應(yīng)時要對升降溫度的速度進行控制。

(7)還原過程要對氨水的含量進行控制，及時調(diào)整工藝的氣體溫度，避免出現(xiàn)結(jié)冰的情況。

(8)還原過程還要對工藝的氣體流量進行控制，保證合成塔的壁面溫度低于200℃。

3 氨合成催化劑中毒防范措施探究

為了避免氨合成催化劑出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，可通過以下方式來進行防范：

(1)在合成塔進行開關(guān)過程中要做到嚴格按照規(guī)定方案進行操作，開之前要將排液裝置和分子篩相關(guān)裝置進行有效檢查。

(2)由于合成塔在升溫過程中會消耗較多的蒸汽，故在合成氣的壓縮機運行時要保證蒸汽數(shù)量充足，對所涉及工藝的參數(shù)也要進行及時調(diào)整，防止設(shè)備運行過程出現(xiàn)超過溫度現(xiàn)象。

(3)由于氨合成反應(yīng)屬于放熱且體積縮小的過程，故在合成塔升溫的過程要對氨分離的裝備進行閥門的調(diào)整，防止出現(xiàn)閥門不工作的狀態(tài)。

(4)在合成塔升溫時，要把排放閥打開，將惰性氣體放出，將合成器的氮氣和氫氣比例調(diào)整好，當溫度上升到熱點溫度后才可進行循環(huán)量加大的過程，在該過程中要降低加熱爐的燃氣量，并及時向合成塔中輸送新鮮空氣。

(5)一旦出現(xiàn)合成塔溫度中催化劑中毒的情況，要做到根據(jù)相關(guān)工藝情況對中毒原因進行判斷，處理過程要依據(jù)處理原則進行處理，防止出現(xiàn)超壓情況，要及時和閥門控制人員進行溝通。

(6)為了有效提升合成塔裝置閥門的密封性，還可使用非標閥桿密封方式進行密封堵漏，做到根據(jù)現(xiàn)場的實際情況制定相關(guān)設(shè)計方案。

一般非標閥桿密封所涉及裝置包含密封套、填充材料、螺栓等，在實際設(shè)計時可根據(jù)閥桿直徑數(shù)值和填料函的空間情況選取適合的密封套尺寸，使用兩瓣方式來制作密封套，制作過程要注意密封套和閥桿要留有適當?shù)目障丁＿€要注意密封套的上部分要假設(shè)螺栓孔，下部分要根據(jù)密封填料的相關(guān)規(guī)格假設(shè)填料槽，保證填料槽的內(nèi)徑滿足基本使用要求，填料槽的深度還要考慮到填料層的數(shù)據(jù)，將高度控制在適當范圍內(nèi)。在安裝非標閥密封時，要先將密封套和螺栓進行整體化連接，再將螺母和其他部位相連接，若出現(xiàn)螺母較短情況，可使用焊接的方式進行安裝。

除上述基本合成塔預防外，還需要不斷加強生產(chǎn)過程對于氨合成催化劑中毒安全的管理，避免安全問題出現(xiàn)。首先，相關(guān)企業(yè)最高決策者要對生產(chǎn)安全管理足夠重視，要制定完善的氨合成催化劑中毒安全管理相關(guān)制度體系，將企業(yè)內(nèi)部相關(guān)的安全責任分配到人，成立企業(yè)內(nèi)部安全管理小組，定期開會進行監(jiān)督管理，針對企業(yè)的氨合成催化劑中毒安全管理實際情況不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓，對管理模式不斷進行創(chuàng)新，在企業(yè)內(nèi)部定期進行安全管理的知識宣傳，使工作人員意識到氨合成催化劑中毒安全的重要性，樹立企業(yè)專門的安全管理意識，推崇企業(yè)特有的文化，使企業(yè)上下都意識到氨合成催化劑中毒安全的重要性。還要加強對工作人員的管理，化工相關(guān)企業(yè)在進行招聘時要優(yōu)先聘請具有氨合成催化劑中毒處理專業(yè)知識的人才，對應(yīng)聘人員進行考核，只有考核通過者才可以入職，在入職前和之后的工作中要進行培訓工作，請專業(yè)的技術(shù)人員對工作人員進行氨合成催化劑中毒全方位培訓，不僅涉及專業(yè)技術(shù)也要涉及生產(chǎn)安全等多個方面，每一次的培訓都要進行考核，確保企業(yè)人員對氨合成催化劑中毒相關(guān)預防措施和處理方法掌握全面。

4 結(jié)語

總結(jié)可得，氨合成催化劑中毒原因分析及應(yīng)對措施研究具有較為重要的作用和意義。盡管我國化工行業(yè)已不斷加強對于工業(yè)生產(chǎn)的要求，但在實際合成與生產(chǎn)過程中仍會存在氨合成催化劑中毒情況，通過對實際操作進行探究發(fā)現(xiàn)，氨合成催化劑中毒原因主要包括暫時性中毒誘發(fā)因素、永久性中毒誘發(fā)因素、催化劑衰老中毒誘發(fā)因素等。要做到對氨合成催化劑中毒采取合適的處理方式，就需要依據(jù)中毒原因及時采取適合措施，如針對暫時性中毒誘發(fā)因素要采取還原處理操作，針對永久性中毒誘發(fā)因素和催化劑衰老情況，要及時更換催化劑。