Национальный исследовательский

3.3.2. Метод получения гранулированного катализатора 
С 1972 года в СССР катализатор типа CA-I начал выпускаться в 
гранулированном виде. Гранулированный катализатор обладает мень-
шим сопротивлением в колонне синтеза, повышенной прочностью и ус-
тойчивостью к истиранию, меньшим отклонением размеров гранул 
внутри отдельных фракций по сравнению с дробленым. В результате 
уменьшается количество катализаторной пыли в готовом продукте – 
аммиаке. 
Последовательность стадий производства гранулированного ката-
лизатора СА-1 можно представить следующим образом: 
 приготовление плава; 
 формование и охлаждение гранул; 
 промывка и рассев катализатора; 
 восстановление катализатора. 
Схема получения гранулированного катализатора CA-1 приведена 
на рис. 8. 

---

43 
Рис
. 8. 
Технологическая
 схема
 производства
 гранулированного
 катализатора
 СА
-1: 
1 – 
летка
 для
 катализаторного
 плава
; 2 – 
корпус
 гранулятора
; 3 – 
мешалки
; 4 – 
теплообменник
; 
5 – 
охлаждающая
 жидкость
; 6 – 
ковшовый
 элеватор
 

---

44 
Приготовление плава. Эта операция проводится в тиглях или элек-
тропечах в соответствии с описанной в п. 3.3.1. 
Формование и охлаждение гранул. Готовый плав направляется по 
течке в летку (1), истекая из отверстий которой струи плавленой катали-
заторной массы разбрызгиваются в виде капель и падают в гранулятор 
(2), представляющий собой металлический резервуар емкостью около 
10 м
3
. Гранулятор размещается под леткой окислительного тигля или 
электропечи. Он заполняется активирующей жидкостью (5) (раствор ка-
лийного жидкого стекла с добавлением карбоната калия). В грануляторе 
расположены две мешалки (3) для перемешивания активирующей жид-
кости, теплообменник (4) для поддержания заданного температурного 
режима (70–80°С) и элеватор (6). Капли формуются в гранулы опреде-
ленного размера, зависящего от диаметра отверстий в летке, и оседают 
на дне гранулятора. 
Промывка и рассев катализатора. Из гранулятора (1) элевато-
ром (6) гранулы подаются в отстойник, где с них стекает активирующая 
жидкость, а затем направляются в промывочный барабан (на рисунке не 
показан). Здесь происходит отмывка катализатора от калийного стекла 
водой. Затем катализатор сушат горячим воздухом в барабанной сушил-
ке и сортируют по размерам на классификаторе. 
Восстановление катализатора. Завершающей операцией приго-
товления катализатора как дробленного, так и гранулированного явля-
ется восстановление его в токе водорода или азотоводородной смеси. 
Процесс восстановления – важнейшая стадия формирования катализа-
тора. 
Активность и химический состав катализатора, структура его по-
верхности зависят от условий восстановления: состава восстанавли-
вающей смеси, объемной и линейной скорости газа, давления в 
аппаратe и, главным образом, oт температурного режима процесса. 
В промышленных условиях для восстановления непосредственно 
в колонне синтеза применяется азотоводородная смесь стехиометриче-
ского состава для синтеза аммиака. 
Восстановление магнетита – основного компонента катализатора – 
водородом протекает по реакции: 
Fе
3
O
4
+4Н
2
→3Fe+Н
2
О–143 кДж/моль. 
Снижение активности катализатора при восстановлении обуслов-
лено присутствием в газовой фазе воды, выделяющейся при восстанов-
лении. 
Установлено, что все условия, понижающие концентрацию водя-
ных паров в газе, обеспечивающие быстрый отвод водяных паров от 
поверхности катализатора, (например, увеличение объемной скорости 

---

45 
восстанавливающего газа) повышают активность восстановленного 
контакта. 
При восстановлении промотированного катализатора процесс вос-
становления осложняется присутствием промотирующих добавок в виде 
отдельных фаз и твердых растворов. Особенно это относится к трудно 
восстанавливающимся оксидам алюминия и магния. Поэтому восста-
новление промотированных катализаторов с заметной скоростью начи-
нается при температуре 350–400 °С и завершается лишь при температу-
ре около 500 
C. На практике процесс восстановления проводят в режи-
ме ступенчатого подъема температуры от 350 до 500 °С. В таких усло-
виях процесс восстановления может продолжаться 8–10 сут. 
Восстановление катализатора можно проводить азотоводородной 
смесью и вне колонны, в специальных аппаратах. Этот метод предпоч-
тительнее, так как в 2–3 раза уменьшаются непроизводительные про-
стои колонны синтеза. Кроме того, в этом случае в качестве газа-
восстановителя можно использовать продувочные газы (отходы произ-
водства синтеза аммиака) и другие водородосодержащие газы при усло-
вии, что содержание водорода в газе должно быть не ниже 60 % об. 
Восстановленный вне колонны синтеза катализатор охлаждается, 
продувается чистым азотом и для устранения пирофорности (самовоз-
горания на воздухе за счет реакции окисления) пассивируется. На ста-
дии пассивации используется чистый азот (99,98 %), в который дозиру-
ется воздух: в начале пассивации 0
,
05 % об., в конце до 5 % об. Про-
должительность пассивации составляет 16–20 ч. 
Восстановлением вне колоны синтеза можно получить активный, 
непирофорный и с достаточной механической прочностью катализатор. 
Восстановленный и запассивированный катализатор маркируется как 
CA-1B. В колоннах синтеза контакт лишь довосстанавливается в течение 
40–60 ч. Этого времени достаточно для снятия пассивирущей пленки.