前     言
GA206-1-H型预还原氨合成催化剂（以下简称GA206-H）是由山东国昌催化剂有限公司生产的一种铁钴双活性新型节能催化剂，预还原过程是在特定的装置中完成的。GA206-1-H预还原氨合成催化剂是GA206-1型氧化态氨合成催化剂在催化剂生产装置中，以适合于该催化剂特性要求的还原条件，彻底还原，然后再进行钝化处理的产品。

预还原新技术的应用，对合成氨厂在提高催化剂还原质量、缩短还原时间、减少原料和动力消耗等方面都有重大的技术和经济意义。

1  用  途
GA206-1-H适用于各种高、低压流程，也适用于等压合成新流程，是一种节能型氨合成催化剂。
GA206-1-H具有易还原、低温活性好、操作压力低及氨净值高的特点。
        
2  化学组分及物化性能
2.1  化学组分
本产品是由GA206-1型氨合成催化剂深加工而成，除Fe3O4， Co3O4还原成活性α-Fe 、Co 外，Al2O3、K2O、CaO等助剂组份与未还原产品相同。钝化过程中吸收的氧量约为催化剂重量的2.8%  。钝化保护层的结构为Fe（1-x）O，更容易去除。
2.2  物化性能
2.2.1  外观：具有金属光泽的不规则银灰色带磁性的固体， 外形为无定形颗粒（经磨角球化处理）
2.2.2  粒度有如下规格（mm）：1.5~3.0、2.2~3.3、3.3~4.7、4.7~6.7、6.7~9.4、9.4~13.其他特殊粒度可根据用户的要求提供
2.2.3  堆密度：  2.1~2.4g／ml
2.2.4  孔隙率：  ~46 %
2.2.5  孔容积：0.13ml/g
2.2.6 比表面积：~15 m2/g（还原态）
2.2.7  催化剂暴露在空气中时，易受潮而引起可溶性钾析出，造成活性下降尤其是低温活性下降。
2.2.8　一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、硫化物、磷化物、氯化物、油类等均为催化剂毒物，可引起催化剂暂时或永久性中毒。
3  质量标准
3.1　产品执行行业标准 Q/SDGC01-2009
3.2  技术指标    耐热后活性（出口氨）：≥13.0 ％
4   工业应用
4.1  装填
预还原催化剂是安全的产品，装填前需要过筛与紧密装填。必要时可以在装填过程中从塔下部补充纯净N2以保护。
4.2  升温还原
4.2.1  还原原理
       
预还原催化剂已经过还原，当床层温度升到100℃后，催化剂会吸收系统中残存的氧气。如果残存的氧过多，会使还原时间延长，因此升温前必须将合成回路进行置换，使常压下回路中的氧含量小于100×10-6（V/V）。
由于在钝化过程中吸收了大约2.8%重量的氧，所以使用前必须进行还原。
预还原催化剂与氧化态催化剂的还原方法基本相同。不同的是预还原氨合成催化剂一般在200℃左右，便可以发生还原反应，因此工厂应在200℃开始进行水汽浓度的分析。最高还原温度490℃，底部温度460℃以上（有条件可以更高些），出口水汽浓度连续四小时小于0.2g/Nm3，可以认为还原结束。
4.2.2  升温期
从催化剂升温期，到开始反应出水为止（室温~200℃）这一阶段称为升温期。在加热到100~120℃时，催化剂吸附的物理水将被蒸发出来。本阶段升温速率可控制在~40℃/h，系统压力应尽可能低。一般来说可控制在5~6MPa。本阶段注意尽量减少径向和轴向温差。
4.2.3  还原初期
从还原开始出水到大量出水以前，这一阶段称之为还原初期。GA206-1-H还原初期温度为200~360℃。此时催化剂已接近大量出水，升温速度应适当减慢。此阶段还原压力应尽可能保持稳定不要轻易提高压力，因还原出水增多，可采取加大循环量的方法增加空速，降低系统水汽浓度。
还原过程中的水汽浓度尽可能的低，一般最高不允许超过2 g/Nm3。
4.2.4  还原主期
从大量出水开始直到主要水量出完称之为还原主期，即360~450℃，本阶段升温速率视水汽浓度而定，根据需要进行压力的调整，一般控制在8.0~10.0MPa。
4.2.5  还原末期
在大量出水之后，为了还原彻底，必须把热点温度提至允许最高温度，并使合成塔下层温度往上提，这一阶段称还原末期，本催化剂的末期还原温度为490℃，还原结束的指标为水汽浓度低于0.2 g/Nm3，下层温度提至460℃以上。对有条件的厂，底层温度尽量提到470℃的最终还原温度。
4.2.6  轻负荷阶段
还原结束应经过1~2天的轻负荷转后再投入正常使用，使催化剂达到高效和长寿命。
4.3  正常使用条件
使用温度范围为360~510℃，使用初期热点温度控制在455~465℃（一段型）、465~475℃（多段冷激型）。
使用压力在10~32Mpa。
使用空速范围5000~50000h-1。
预还原氨合成催化剂，由于低温活性好，使用初期对H2/N2比较敏感，应小心控制H2/N2。
4.4  停车
4.4.1  短期停车
短期停车，可切断气源后保温保压，较长时间停车则可以进行减压后，充入氮气，封闭合成塔。
4.4.2  长期停车
长期停车，催化剂最好进行钝化处理。
钝化时将催化剂循环冷却于60℃以下，再用氮气置换H2和NH3，在0.3~0.5MPa压力下，开始氮气循环，直到H2<4%，再通入压缩空气钝化，钝化期间催化剂层任一点的温度不超过100℃。
钝化后催化剂的再还原，通常在40小时内即可完成，再还原时的热点最高温度仍不应超过500℃。
5  保管和维护
5.1　GA206-1-H是用铁桶密封包装，在运输过程中要注意防潮、避免摔滚撞击。以免造成催化剂磨损，同时避免损坏催化剂表面氧化膜而造成催化剂发热和发生烧坏事故。
5.2  催化剂如暂时不用，建议贮存于干燥库房内，并仔细检查每个桶，看其是否在运输过程中受到猛烈冲击造成通体破损和桶盖松弛，如有此现象应进行密封。
5.3  本产品具有良好的空隙结构，对硫、磷、砷毒物较为敏感，因此装填过程应迅速，包装桶应在装填时打开，以免催化剂长时间暴露在强烈阳光下，造成催化剂氧化。
5.4  装填前必须过筛，装填过程应检测合成塔床层温度是否上升。若有上升应充氮气冷却，装填后立即封塔，吹扫并及时进行催化剂的升温还原。若升温条件尚不具备，应对合成塔内催化剂进行充氮气保护，保持正压，防止潮气进入合成塔，并检测床层温度。
5.5  预还原氨合成催化剂可全炉使用，也可以部分装填于合成塔上部，以便利用预还原催化剂易还原、产氨早的特点，弥补开工加热炉或电炉功率的不足。
对于装填操作较困难的合成塔，如目前美国凯洛格轴向型合成塔，只能在绝对保证装填工作人员安全的条件下，才可以全部装填预还原型催化剂。
5.6  催化剂装填时，力求做到均匀，密实。各种粒度分层装填，正确的装填应该不断地将装填漏斗或布袋沿圆周运动，并随着注意调整松紧程度，装入一定量的催化剂后要压实一次,以保证催化剂的重量和体积在控制范围之内，不允许倾倒在一点上或堆积成斜面，否则小颗粒催化剂留在中间而大颗粒滚到边上由此造成内件各部分阻力不一致引起偏流，影响全塔的生产效率。
5.7  催化剂粒度的选择，可根据合成塔结构及工艺条件等因素综合考虑。催化剂活性和床层阻力降是两个指标。一般来说，催化剂粒度大小的选择应根据不同塔的条件来确定。由于小颗粒催化剂的内扩散影响较小，还原容易且活性比大颗粒催化剂好，而且相应阻力较大，因此，对于阻力允许且气体质量好的装置可尽量采用小颗粒产品，以提高合成塔的生产能力，同时，由于本产品活性好，可适当放大所采用的粒度，以减小阻力，总之，粒度选择关系到生产能力和能耗、厂家应根据自己的情况慎重决定，一般小型塔以3.3~4.7㎜为主，中型塔以4.7~6.7㎜为主，大型塔以6.7~9.4㎜为主，而径向塔可使用1.5~3.0㎜或2.2~3.3㎜小粒度氨合成催化剂。
对于同一塔颗粒大小的分配，考虑到氨合成塔进口气中氨浓度低，远离平衡，所以上层可装小粒度催化剂，以充分利用催化剂的活性，而在合成塔底层反应速度大大减慢，内扩散影响较小，可以适当考虑床层阻力而装大颗粒催化剂。
附件1
GA206-1-H型预还原氨合成催化剂中、小型厂升温还原方案

温度 ℃	升温速率 ℃／h	压力 ＭＰa	水汽浓度 g／Ｎm３	入塔 Ｈ2％	氨冷 ℃	时间　　h
						阶段	累计
升温	常温～200	~50	6.0		﹥58	0～5	4	4
初期	200～280	~15	6.0	~1.0	≧72	-10	6~8	10~12
主期1	280~360	~10	8.0~10.0	﹤3.0	≧72	﹤-10	8~10	18~22
主期2	360～450	~8	8.0~10.0	﹤3.0	≧72	﹤-10	14~16	32~38
末期	450～490	﹤10	10~12.	﹤0.2	≧70	﹤-5	6~8	38~46
轻负荷	490～455	-5	20.0		正常	正常	24

说明：1. 由于装置电炉功率和循环量的差异，可以对还原方案进行调整。
2. 对于第一床层装填预还原催化剂，其他床层装填氧化态催化剂的合成塔，第一床层催化剂还原可以参照上述方案执行。
3. 分层还原的步骤可以考虑第一床层出水量少等特点制定方案。