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1、氨合成塔触媒升温还原中水汽浓度研究方法改进 摘要：采用电石转化氢焰色谱法,用TDX-01固定相为分离柱,分析氨合成塔触媒升温还原中水汽浓度。关键词：氢焰色谱法水汽浓度转化率中图分类号：G424.31文献标识码：A文章编号：1前言合成氨厂10多年前氨合成塔触媒升温还原中水汽浓度分析方法，采用过碱石棉吸收重量法和电石转化氢焰色谱法等。前者适用于高含量水份浓度，但操作繁杂费时，水汽浓度较低时易出现负值。电石转化氢焰色谱法，由于当时受到实验条件限制，分析方法实际操作不宜掌握(电石转化管的制备、转化率的测定等)，因此，水汽浓度分析数据重复性和稳定性较差。为了确保2
2、010年5月份大修中合成塔改造后开车对触媒还原，及时准确分析出还原气中水汽浓度，为控制触媒还原速度提供重要依据，技术人员对电石转化氢焰色谱法重新进行了探索。对实际操作不易掌握的地方反复实验，摸索各种操作条件，进行了优化筛选。新的电石转化氢焰色谱法经在生产现场试验证明，用于合成塔触媒升温还原中水汽浓度分析是切实可行。2实验部分72.1原理氨合成触媒在升温还原的过程中，生成一定量的水，将含微量水份的气体与电石反应生成乙炔，反应式为：2H2O+CaC2=C2H2+Ca(OH)2测定生成乙炔含量，可间接计算出气体中的水份含量。2.2仪器装置2.2.1色谱条件气相色
3、谱仪：GC-4000或其它附氢焰检测器的色谱仪；分离柱：φ3×0.5mm不锈钢管，长1m内装于180℃下活化6h的TDX-01固定相；检测器：氢火焰离子化检测器；载气:氢气；柱温:80℃；检测室温度：100℃；进样量:1ml。2.2.2电石转化管的制备在洗涤干燥好的φ15×150mmU型玻璃管内，装入20-30目的工业电石，出口则填装少许脱脂棉，用经分子筛脱水干燥的氮气吹除电石表面氢氧化钙吸留的水份，直至在色谱条件下，分析转化管出口气中乙炔含量低于5×10-6为止。密封后放入干燥器中备用。3结果与讨论3.1乙炔工作曲线的制作在上述色谱条件制作乙炔工作曲线，
4、并以乙炔标准含量作为水汽浓度实验定量依据。用含量为1×10-3乙炔标准气，逐级配制乙炔标准气，即:70.1%、0.05%、0.025%、0.0125%、0.0625%,制作乙炔含量(C标)与乙炔色谱峰高(h标)工作曲线，用最小二乘法进行线性回归，得回归方程:h=5.05236C-0.52124，相关系数ρ=0.9999，置信度：n=5f=n-2=3，查表信度为99.9%；得0.9741，因此，0.9999(计)>0.9741(表)。该曲线具有很好的线性关系。表1乙炔工作曲线制作数据表3.2电石转化率的测定3.2.1确定理论水值理论水值的确定是电石转化氢焰色
5、谱法中，电石转化率测定的关键问题。据查阅相关资料[1]介绍,理论水值的确定有露点仪测量法、饱和水(干湿气体按比例混合装置)测量法，据了解泸天化采用饱和水测量法确定理论水值，海天化采用露点仪(国外进口)测量法确定理论水值。因此,中化室在现有的条件下，在合成界区生产现场，空气压缩三段进口、空气压缩四段进口、104-F、大分子筛进口、仪表空气等各点进行以下实验确定理论水值。1)露点仪测量法用进口肖氏露点仪与国产露点仪LD-1型测量对比实验。7表2实验数据表明，两台露点仪测量数据相差太大,其原因，进口露点仪测量范围适用测量微量水份。国产露点仪LD-1型测量范围适用
6、测量高含量水份。哪台仪器测量值是较接近真实值呢?需要继续进一步实验验证表2实验数据。表2实验数据表2)碱石棉吸收重量法表3实验数据表表3实验数据表明,碱石棉吸收重法测量数据与国产露点仪LD-1型测量数据较接近,说明进口露点仪测量高含量水份时超出仪器测量范围,所以，实测水份浓度偏低。但还需要进一步做实验验证以上数据可用性。3)应用分压比值计算水汽浓度含量由合成车间技术组提供,空气压缩三段进口、空气压缩四段进口、104-F、大分子筛进口、等设备位号,温度、P总压(kg)值,根据拉乌尔定律:利用一定温度下纯组分的饱和蒸气压数据计算水汽浓度含量[2]。计算:H2O
7、(×10-6)=(P分/P总)×106式中：P分—设备位号的温度值对应的饱和水蒸气压，kg；P总—设备位号的总压，kg。同时，在上述设备位号做电石转化乙炔法实验。以温度(t℃)为纵坐标，水汽浓度含量(1×106)为横坐标,绘制对比曲线图1。7图1对比曲线图从图1可知，电石转化水汽浓度曲线与分压比值水汽浓度曲线趋势相似，说明实测水汽浓度值接近各设备位号理论分压比水汽浓度值。再根据上述实验数据分析，表2、表3实验数据表明,碱石棉吸收重量法测量数据与国产露点仪LD-1型测量数据较接近,同时也验证了各设备位号理论分压比水汽浓度值的准确性,因此,将上述设备位号理论分
8、压比水汽浓度值,作为电石转化率测定时理论水值参考是可行的。3.2.
