合成氨催化剂活性降低原因的处理

夏家信

（安徽金禾实业股份有限公司，安徽滁州 239200）

合成氨催化剂活性降低原因的处理

夏家信

（安徽金禾实业股份有限公司，安徽滁州 239200）

合成氨生产工艺中，最后一道工序是运用催化剂将氢氮混合气合成，在这一步反应中，催化剂的活性很容易受到各种因素影响。针对合成氨催化剂活性降低的原因和处理策略进行研究，为合成氨催化剂使用和研发提供参考。

合成氨；催化剂；活性降低；原因处理

氨是一种重要的化工原料，这种原料有着比较强的腐蚀性和挥发性。随着现代农业和工业的发展，我国对液氨的需求量逐年增大。这使得液氨生产企业不断扩大产能，合成氨生产技术也得到显著的进步和提高。如何在合成氨制造中保证催化剂的活性，就需要我们能够发现合成氨催化剂活性降低的原因，并及时的进行解决和处理。

1 合成氨的主要方法分析

1.1 高压法

高压法就是指合成氨的工序需要保持70～100MPa的操作压力，并且反应温度要求控制在550～650℃。在高压合成氨反应中，催化剂需要耐受较高的温度。正因如此，催化剂很容易受温度的影响活性降低，因此在高压法合成氨工艺中，催化剂的寿命一般较短。由于高压法对制造生产设备的材质和投资的高要求，使得高压法在合成氨工业生产中很采用。

1.2 中压法

中压法合成氨制造中，要求压力控制在20～60MPa，反应温度要求在450～550℃。中压法由于合成压力较低，因而从生产效率和投资成本回报上比较划算，在工业合成氨生产中应用比较广泛。中压法催化剂活性会受工艺流程和布置情况影响，但只要提高催化剂保护水平，能够极大的提高催化剂的使用寿命，并保证催化剂的活性，因而这种合成法具有优秀的发展前景。

1.3 低压法和其他方法

低压法是指操作压力在10MPa左右的合成氨生产方法，在低压法中要求反应温度控制在400～450℃。低压法设备要求低、工艺简单，低压法由于压力较低，因而催化剂的活性更高。但低压法中催化剂却很容易发生中毒，使用寿命难以保证。在低压法中想要提高催化剂的使用寿命，关键是提高原料气的制备纯度和精度。加之低压法合成氨纯度难以控制，生产效率低，其在工业生产中已经很少采用。

2 合成氨工业生产中催化剂的应用与发展

催化剂作为影响合成氨工业发展的关键，其直接影响着合成氨的工艺成本和氨的平衡转化率。现代的合成氨催化剂最常用的为铁基催化剂，铁基催化剂较低的价格、较长的使用寿命，是最适用于合成氨生产工艺的催化剂类型。现代工业氨合成中，铁基合成氨催化剂主要成分都是四氧化三铁，但这类铁基催化剂在高温、高压下很容易变质，在遇到诸如CO、CO2等气体时，其催化活性也会受到影响。随着技术的进步与发展，现如今人们正在致力于研发钌基催化剂和三元氮化物催化剂，以降低合成氨工艺中催化剂的消耗，目前一种以石墨化的炭为载体，以RU3（CO）12为母体的钌催化剂已经实现了工业化，但由于技术和成本限制，其推广和应用前景仍然不明。

3 合成氨催化剂活性降低的原因及处理

根据上述内容可知，我国合成氨中应用最广泛的为铁基催化剂，故本文以应用最广泛本文中笔者以最常用的合成氨铁基催化剂为研究对象，探讨合成氨催化剂活性降低的原因及处理策略。

3.1 合成氨催化剂活性降低的原因

工业合成氨生产中所应用的铁基催化剂，其有着比较高的催化活性。加之其反应温度和压强较大，因而在工业生产中极易中毒失去活性。在合成氨合成气体中，必然会存在氯、磷、硫等化合物和单质，如果在反应工艺中这些毒性物质不能有效除去，只要很少量就会使催化剂中毒失去活性。氯、硫、磷、氧等单质对催化剂失去活性的影响是永久性的，但化合物引起的中毒却可以通过技术处理恢复。在合成氨工艺中，常见的催化剂毒物包括CO2、CO、H2O等，这些催化剂毒性物质在合成氨工艺中是重点防治的对象，一般造成催化剂中毒都是由于系统设备故障，有毒物质没有彻底清除造成的。

3.2 合成氨催化剂活性降低的处理

一旦发现催化剂出现永久中毒，则应该更换催化剂，并进行相应的处理。对于未永久中毒的催化剂，可以采取措施进行活性恢复，带恢复后重新使用。在合成氨工业生产中，最常见的就是化合物毒性物质造成的催化剂活性降低。一般来说，一氧化碳和二氧化碳来源是不合格的合成气，是甲烷气体生产中遗留产生。导致这种现象的原因包括甲烷炉故障、操作失误等，需要做好设备维护和生产管理。水则来源比较多样，造成催化剂中毒的H2O来源主要有两方面。第一是新鲜合成气中水分超标，这是由于压缩机段冷凝水不能有效排净导致。第二就是废热锅炉和水冷器泄露，泄露主要发生在开车或停车间。想要避免水对催化剂活性的影响，就一定要严格日常生产操作规范，并做好设备运行参数控制。

4 结束语

预防催化剂活性降低，是合成氨工业生产中重点研究和实践的课题。随着我国合成氨生产技术和工艺的进步，合成氨生产中催化剂活性降低或永久失活的现象已经越来越少见，但在合成氨生产中，仍然要做好设备维护和生产管理，降低合成氨催化剂失活几率，为企业的发展做出贡献。

[1] 王金艳.甲烷、氮气常压直接合成氨催化剂的制备及其性能研究[D].西北大学，2014.

Treatment of Ammonia Catalyst Activity Reduction

Xia Jia-xin

In the process of synthetic ammonia production，the last step is to use the catalyst to synthesize the mixture of hydrogen and nitrogen.Based on the study of the causes and treatment strategies of the activity of ammonia synthesis catalyst，this paper provides a reference for the use and development of ammonia catalyst.

synthetic ammonia；catalyst；activity reduction；reason treatment

TQ113.247

B

1003-6490（2017）02-0004-01

2017-02-13

夏家信（1969—），男，安徽滁州人，工程师，主要研究方向为经济管理。