A 301 型催化剂是一种优良的宽温区低温低 压氨合成催化剂, 自1991 年8 月投入工业应用以 来, 已累计有万余吨产品在全国300 余家大、中、 小氮肥厂投用, 受到用户的普遍好评, 取得了满 意的使用效果。产品荣获国家发明二等奖, 被中 国专利局和世界知识产权组织共同授予中国发明 专利金奖。产品经瑞士卡萨利公司性能检测, 其 综合性能至少比国际商业催化剂性能提高10% , 综合吨氨节能188347. 5 kJ。2001 年出口俄罗斯, 应用于450 kt / a 大型合成氨装置上。1995 年, 首 次应用于陕西兴化股份公司􀀁1000 mm 轴径向合 成塔上, 取得了满意的使用效果, 平均日产合成 氨311. 3 t , 最高日产达323 t。其后, A301 型催 化剂在轴径向合成塔上得到了广泛应用, 并都取 得了满意的效果, 􀀁1200 mm 矮塔最高日产370 t , 􀀁1200 mm 标塔最高日产450 t。现把A301 型催 化剂在轴径向合成塔上的应用总结如下, 以便用 户更好地使用。

1　轴径向氨合成塔配A 301 型催化剂的技术特点

1. 1　能充分发挥A301 型催化剂的低温活性 可在较低的零米温度下操作。初期操作零米 温度可控制在350～360 ℃之间, 一层热点控制在 460±5 ℃, 可获得100～110 ℃温升。径向层初期 热点可控制在440±5 ℃操作, 以充分发挥A301 型催化剂的低温活性, 获得较高的氨净值, 使合 成塔的温度分布接近最适温度线。同时可延长催 化剂的使用寿命。

1. 2　能充分发挥A301 型催化剂的低压活性 随着合成塔设计大型化, 操作压力正由高压 向中、低压方向发展, 一般都在22. 0～25. 0 MPa, 催化剂低压活性的好坏直接关系到节能的效果。 因氨合成反应的最适温度曲线随着操作压力的降 低而下降, 故要在较低压力下获得较高的氨净值, 必须在低温下操作, 催化剂必须具有低温低压高 活性。如果用传统催化剂势必影响出口氨浓度, 在 同样压力、同等负荷条件下就要增加循环量, 增 加冰机负荷, 即使提高操作温度, 节能效果也不 明显, 且操作温度的提高会影响催化剂的使用寿 命, 提高操作压力又达不到节能效果。因A301 型 催化剂低压活性好, 在较低压力下能获得较高的 氨净值, 节能效果十分显著。

 1. 3　比表面积大, 阻力小 A301 型催化剂经过特殊强化磨角, 堆密度 增加, 可充分利用有限的高压空间。因氨合成反 应是气固相反应, A301 型催化剂比表面积为 13. 4 m2/ g , 故增加了反应表面积。轴向层选用 3. 3～4. 7 mm、4. 7～6. 7 mm 规格的催化剂, 外 观圆滑, 近似球形, 故可以降低合成塔运行阻力, 同时改善气流分布。径向层采用2. 2～3. 3 mm 规 格的小颗粒催化剂, 片状颗粒少, 可充分利用小 颗粒催化剂活性比大颗粒好的特点, 以获得较高 的氨净值。􀀁1200 mm 塔日产合成氨350 t , 合成 塔阻力< 0. 4 MPa。

1. 4　还原时间短, 费用低 因A301 型催化剂具有特易还原、还原温度 低、出水快、理论出水量少、还原期间产氨早等 特点, 可大大缩短还原时间, 还可边还原边产氨, 大大节省了开车费用。

2　A301 型催化剂在轴径向合成塔上的工业应用

2. 1　使用热点温度低, 空速大, 生产强度大 安徽临泉化工公司􀀁1200 mm 矮塔, 三轴一 径内件, 催化剂容积9 m3 , 1998 年11 月投运至今, 初期零米温度360±5 ℃, 热点温度460±5 ℃, 5 年里平均日产合成氨350 t , 最高日产合成 氨367 t , 年产合成氨120 kt。现热点温度仍控制 在485±5 ℃操作, 累计生产合成氨50 余万吨。 􀀁1200 mm 新系统2002 年10 月投运, 现日产合成 氨360 t , 进塔压力25. 6 MPa, 零米温度360±5 ℃, 热点温度460±5 ℃, 按目前运行状况估计, 日产合成氨450 t , 系统压力不会超过30 MPa。 A301 型催化剂在该公司轴径向塔上的使用效果 与陕西兴化股份公司􀀁1500 mm 轴径向塔配郑大 HA310 催化剂使用效果相当, 具体情况见表1。 江西宜兴化肥厂􀀁1200 mm 一轴二径合成塔 亦采用A301 型催化剂, 2002 年5 月投运, 投运 后因负荷较轻, 日产合成氨在280～300 t , 操作一 层热点为465～470 ℃, 二径向层热点控制在440 ～450 ℃, 径向层除出口二点外, 其余各点都控制 在400～410 ℃。 陕西兴化股份公司􀀁1000 mm 合成塔, 二轴 一径内件, 1995 年10 月开始使用A301 型催化 剂, 1996 年4 月经中国氮肥工业协会大中氮分会 组织的现场连续72 h 测定, 平均日产合成氨 311. 3 t , 最高日产合成氨323. 23 t。与前一炉使 用的铁钴催化剂相比, 氨产量增加了14. 77% ( 见 表2) 。

2. 2　起始活性温度低, 停车时间短 床层温度在260 ℃以上, 可以不用电炉把温 度提至正常操作温度。如陕西兴化股份公司2000 年9 月在床层温度< 300 ℃而电炉又无法开启的 情况下, 通过精心操作把床层温度提至正常操作 温度。

2. 3　耐热性好, 催化剂使用寿命长 A301 型催化剂不仅在低温下具有高活性, 而且具有良好的耐热性, 催化剂使用寿命长, 在 工业应用中表现为可在较高的温度下( 480 ℃以 上) 长时间运行。如陕西兴化股份公司第一炉 􀀁1000 mm 塔, 1995 年10 月投运, 因氨冷温度高, 进塔氨浓度在4. 0% 左右, 故一开始热点就控制 在485±5 ℃, 连续运行3 年半, 正常生产负荷≥ 240 t / d。 A301 型催化剂在轴径向塔上应用时间一般 为3 年以上, 如山东郯化集团化肥厂􀀁1000 mm 二轴一径塔, 1997 年1 月使用至2003 年3 月, 累 计生产合成氨近500 kt , 催化剂单耗< 45 g ; 安徽 临泉化工公司􀀁1200 mm 矮塔, 1998 年11 月应用 至今, 日产合成氨350 t , 累计生成合成氨50 余万 吨, 催化剂单耗< 60 g。