Способ восстановления железного катализатора синтеза аммиака

Авторы патента:

ОВЧАРЕНКО Б.Г.

ЛАЧИНОВ С.С.

РАБИНА П.Д.

B01J37/18 - газами, содержащими свободный водород

B01J23/745 - железо

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА АММИАКА %.,. , fa--. ii:f путем обработки водородом формованной окисной шихты при температуре не ниже , отличающийся тем, что, с целью получения катализатора , обладающего повышенной активностью , восстановление ведут при ступенчатом повышении температуры, причем в-температурном диапазоне 400430 С процесс ведут до снижения содержания влаги в отходящем газе от 0,5 до 0,2 об.%, вновь повышают температуру до 450-500 0 и процесс ведут до снижения содержания влаги в отходящем газе от 0,3 до 0,05 об.%. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

FECl1YEiflHH

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (2 I ) 2671316/23-04 (22) 04. 10. 78 (46) 07.09 ° 85. Бюл. № 33 (72) Б.Г.Овчаренко, С.С.Лачинов, Л.Д.Кузнецов, Ш.Ш.Мищенко, И.Н.Поздняков, Б,К.Данченко, И. Т.Смушков, Л.М.Дмитренко, Q.Ä.Ðà6èHà, P.Ã.Êîðîáîâà и А.И.Лихоманова (53) 66 1.534(088.8) (56) 1. Патент США ¹ 3787335, кл. 252-472, опублик. 1974. (54) (57) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МП .ЛЕЗНОГО КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА АММИАКА

„„Я0„„1070746 (1)4 В 01 J 23/74 В О1 J 37/18 путем обработки водородом формованной окисной шихты при температуре не ниже 400 С, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора, обладающего повышенной активностью, восстановление ведут при ступенчатом повышении температуры, причем в-температурном диапазоне 400430 С процесс ведут до снижения содержания влаги в отходящем газе от 0,5 до 0,2 об.7, вновь повышают температуру до 450-500 С и процесс ведут до снижения содержания влаги в отходящем газе от 0,3 до 0,05 об.X.

1 107074

Изобретение относится к процессу восстановления железного окисленного катализатора синтеза аммиака и может быть применено для предварительного (внейолонного) восстановления водоро- 5 дом катализаторов различного эернения, разной Формы и при изменении в них содержания промотирующих компонентов в широком диапазоне концентраций.

Известен способ восстановления же-1О лезного катализатора, заключающийся в его обработке водородом. Обработку можно осуществлять изотермически при температуре,превышающей 450 С, давлении 3,0-7,0 ата и расходе водородаЩ0.15

40000 ч " .При обработке в таких условиях удается достичь высокой степени восстановления за довольно короткий временной промежуток, например эа 48 ч f1).

Недостатком изобретения является недостаточно высокая каталитическая активность получаемого катализатора.

Целью изобретения является повышение активности катализатора. 25

Для достижения этого результата в соответствии с изобретением предлагается способ восстановления железного катализатора синтеза аммиака, заключающийся в обработке водородом Аор5р иованной окисной шихты при регулируемом повышении температуры в диапазоне

400-500оС, причем температура, давление и расход водорода поддерживаются такими, что концентрация водяных па- 35 ров снижается в температурном диапазоне 400-430 С в пределах от 1 до

0,4 об %, в температурном диапазоне 430-450 С от 0,5 до 0,2 об,, а о в теипературном диапазоне 450-500 С 4О от 0,3 до 0,05 об., Осуществление процесса восстановления при разной концентрации паров воды в газе-восстаиовителе в зависимости от температуры процесса поэзо- 45 ляет получать активный, механически прочньЖ катализатор при продолжительности процесса восстановления, не превышающей продолжительность изотермического восстановления. Высокое содержание паров воды в газе-восстановителе при низких температурах восстановления и низкое содержание паров воды при высоких температурах восстановления позволяют исключить дезактивацию катализатора парами воды при высоких температурах и снижение его механической прочности.

IIpH предлагаемом ступенчатом последовательном снижении концентрации влаги при начальных температурах восстановления 400-430 С выделяется до 40% воды, причеи в этих условиях ча периферийной части катализатора создаются крупные транспортные поры.

При низких концентрациях влаги, выделяющейся при более высокой температуре 430-500 С, образуются мелкие поры, создающие активную поверхность катализатора во внутренней части зерен. Такая структура зерен катализатора обусловливает высокую активность и высокую механическую прочность катализатора .

Для обеспечения поддержания скорости восстановления устанавливается строгий контроль эа содержанием влаги в газе на выходе иэ катализатор. ного слоя.

В зависимости от состава катализатора, размера и формы зерен скорость восстановления и, следовательно, концентрация паров воды при одинаковой температуре процесса может значительно различаться.

Поэтому температурный режим следует подцерживать в зависимости от результатов анализов отходящих газов на содержание влаги. Процесс восстановления катализатора при применении чистого водорода осуществляется при более низких температурах, чем азото-водородной смесью. Поэтому применение чистого водорода обеспечивает на конечной стадии восстановления получение мелкокристаллической структуры внутренних зерен катализатора и, следовательно, более высокую его активность..

Пример 1. В реактор загружают 3 м промышленного катализатора синтеза аммиака следующего состава, : FeO 29-36, Ге 05 60-68, А1 05 3-4, СаО 2-3, К20 0,7-0,5 и примеси Si0<, NgO до 2,0.

Процесс восстановления проводят водородои, циркулирующим в системе с помощью поршневого компрессора при давлении, равном 16 ати, с осушкой водорода снликагелем и алюмогелем. объемная скорость при восстановлении составляет 5000 ни Н2/м катализатора, ч. Максимальную концентрацию влаги при температуре 410-430 С поддерживают на уровне 0,8 ., постепенТ а б л и ц а 1

Продолжительность внеколонного восстановления железйого катализатора синтеза аммиака, степень восстановления и активность катализаторов, полученных.по известному и предлагаемому способам

Содерж. ИН (об.X) в отход. газе при 300 ат. W=30000 ч " и t С

Продолжительность

Степень восстаСпособ восстановления новления, % мет

550

400 450 475 500

Изотермический (500 С) 65 (пат. CIIIA 3787335) 14ю5 19 ° 3 20э4 19э2 15ь5

80 175 21,7 216 198 155

Предлагаемый

Ступенчатый (авт. св. Ф 118222) 30 15,0 19,8 20,5 19,1 15,5

3 10707 но снижают ее до 0,4, при температуре 430-450 С вЂ” 0,5Х, снижают до 0,2Х.

При температуре до 475 С концентрацию влаги в начале поддерживают 0,2Х (максимально О,ЗХ), затем снижают до 0,03%. Продолжительность восстайовления составляет 50-55 ч. Результаты испытания активности (средние данные) приведены в табл. 1. В табл.2 приведены данные по испытанию различ- 10 ных партий катализатора.

П р и м е. р 2. Катализатор промышленного типа СА-1Н, содержащий следующие компоненты, FeO 29-36, Fe<0>

60-68, А1 0З 2-3, СаО 1,5-2,5, К О

0,5-0,8, Ч О до 0,5, Mg0 до 0,5% в количестве 3 мэ, загружают в реактор внеколонного восстановления, Катализатор восстанавливают водородом при тех же условиях, что и 20 в первом примере.

Максимальную концентрацию влаги

0,8% поддерживают при температуре

400-420 С, постепенно снижают до 0,4Х.

При температуре 420-440 С максималь- 25

46 4 ное содержание НеО было 0,5%и снижалось до 0,2Х. При температуре 470 С концентрация влаги вначале поддержи.валась 0,2 (максимально О,ЗХ), а затем снижалась до 0,03%.

Продолжительность восстановления составляет 45-50 ч.

Результаты испытания активности приведены в табл. 1. . В табл. 1 представлены сравнительные данные по продолжительности известньм и предлагаемого способов восстановления железного катализатора, степень восстановления и активность катализаторов, полученных по известному способу и предлагаемому.

В.табл. 2 приведены данные по испытанию различных партий катализатора.

Как видно из табл. 1, примейение предлагаемого способа позволяет зйачительно сократить продолжительность процесса восстановления катализатора, повысить степень восстановления и активность катализатора.

1070746

В « и Я

an о о о

Ю Ф O

CO ф CN

О 4Ч

Ю Ф л л о мЪ

4вЪ ф

Ю Ю о

ЕЧ 4Ч мЪ О О

° в ° . 1

° - 4Ч 4Ч