制备氨的方法 本发明涉及利用氨合成气的催化转化来制备氨。
常规地，工业氨合成基于由基本上化学计量摩尔比3∶1的氢气和氮气组成的氨合成气的转化。将该合成气在高压下经过一个主要为磁铁矿的氨催化剂颗粒的固定床，该磁铁矿通过还原而转化成催化活性形式α-铁。
工艺性能不仅受催化剂组成，而且还受该催化剂颗粒的尺寸和形状的制约。对于在具有轴向合成气流的催化剂床上操作的氨合成工艺，催化剂粒径通常为6-10毫米。
由于径向流动型氨反应器中的较低流动阻力，这些反应器中所用的催化剂粒径为1.5-3毫米。
已经发现，如果在径向氨反应器中采用一种氨催化剂的固定催化剂床，氨合成的工艺性能仍然可在较高氨产品产量方面进行改进，该氨催化剂具有混合组成的大粒径和小粒径催化剂颗粒。大粒径和小粒径催化剂颗粒的混合物导致较高的体积密度，因为较小的颗粒填充在较大颗粒之间形成的空隙中。较高的体积密度在氨反应器中产生较大量的催化剂，导致单位反应器体积较高的催化活性。
根据以上发现，本发明涉及一种通过将氨合成气与排列在固定床中的氨催化剂颗粒进行接触来制备氨地方法，其中所述固定床包含粒径低于1.5毫米并大于或等于0.2毫米的氨催化剂的催化剂颗粒。
通过包含显著量的粒径在规定范围内的颗粒，体积密度增加，造成贯穿催化剂床的较高压降，这样可改进合成气在该床内的流动分布。
如果本发明工艺在工业条件下操作，当该催化剂床包含10-80％体积的粒径低于1.5毫米的氨催化剂颗粒，可得到改进的合成气流动分布。
下表汇总了购自Haldor Topsoe A/S的不同粒径常规氨催化剂的相对密度。
表 粒径/毫米 ρ相对 1.5-3.00 1.00 0.8-1.5 0.97 0.3-0.8 0.95 60％1.5-3.0+ 20％0.8-1.5+ 20％0.3-0.8 1.09
分别包含60％、20％和20％的1.5-3毫米、0.8-1.6毫米和0.3-0.8毫米颗粒的混合物的相对体积密度为1.09。
工业催化剂的绝对体积密度取决于加载工艺，但可以找到相同的相对密度。
包含0.2-1.5毫米粒径催化剂颗粒可提供较高的催化剂体积密度、以及较低的扩散阻力。由于粒径分布较宽且体积密度增加，可得到贯穿该催化剂床的较高压降，因此可明显改进合成气在催化剂床中的流动分布。
目前，按照固定床排列的氨催化剂的优选粒径分布通过将粒径1.5-3.0毫米、0.8-1.5毫米和0.3-0.8毫米按照重量比40-70∶10-40∶10-30进行混合而得到。