Способ выделения аммиака из газовых сме-сей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е „ 8ЗЗ502

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.10.79 (21) 2835267/23-26 с присоединением заявки № -— (23) Приоритет — (51) М, Кл, а

С Ol С 1 12

Государствеииый комитет

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 10.06.81 (53) УДК 546.171 . 1 (088.8) по делам изооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

С. М. Архипов, Н. И. Кашина и Т. В. РевзМна (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АММИАКА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к способам выделения аммиака из газовых смесей и может найти применение в металлургической, химической и других отраслях народного хозяйства, где имеются выбросы в атмосферу газов, содержащих аммиак.

Известен способ выделения аммиака из газов путем его абсорбции раствором аммиачной селитры, подкисленного азотной кислотой (1) .

Недостатками известного способа являются большие объемы циркулирующих растворов, а следовательно, необходимость иметь громоздкие очистные сооружения, полученные растворы необходимо упаривать для получения твердой аммиачной селитры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выделения аммиака из газовых смесей путем его окисления на катализаторе при повышенных температурах.

Отходящие газы, содержащие 0,03об.%

1Х1На и 3 об.% Оа, контактируют с катализаторам при 250 — 450 С и объемной ско-I рости газа 1000 — 100000 ч . При этом аммиак окисляется до азота и воды по уравнению реакции.

4NHв+ 302-+2Nz+ 6Н О

Применяемый катализатор содержит в основном 0.02 — 2 моль окиси меди и 0.5 моль окиси металла, выбранного из группы молибден, вольфрам. ванадий, железо, церий и остальную каталитически активную

1и двуокись титана (2).

Недостатком известного способЪ является образование при каталитическом окислении аммиака не только азота и воды, но и токсичных окислов азота. Так, при температуре 400 — 450 С в газах после контак15 тирования с катализатором аммиак не обнаружен, но найдены окислы азота для катализатора приведенного состава в следующих количествах, %:

Т10 а+ СиО 13-82

TiOz+ CuO + Чд,Оо 14 — 45

ТiОz+ Vg Оg 10 — 29

Состав последнего катализаторы, вес.%:

TiOz 89 и VzOg 11.

833502.4

Продолжение табл. 1

450

92,0

98,0

100,0

100,0

500

550

Следы

600 4-5

Таблица 2 го

1000

100

0 г5

5000

20000

Зо

Таблица 3

Таблица

0,5

100

ЗО

98,5

5,0

98,5

0 97,5 Следы

95,0 Следы

8,0

350

10,0

400

60,0

Цель изобретения — исключение образования окислов азота.

Поставленная цель достигается тем, что выделение аммиака проводят путем каталитического окисления аммиака при повышенных температурах, в качестве ванадийсодержацего катализатора используют активную окись алюминия, содержащую 6—

8% пятиокиси ванадия.

Установлено, что контактирование аммиачно-воздушной смеси с содержанием аммиака О, — 0 об.% с указанным катализатором при 400 †4 С приводит к количественному окислению аммиака до азота и воды без образования окислов азота.

Катализатор может быть легко приготовлен путем пропитки гранул активной окиси алюминия насыщенными водными растворами растворимых солей ванадия, таких как ванадат аммония или оксалат ванадия.

Пропитанные гранулы сушат .и прокаливают на воздухе при 500 С.

Способ выделения аммиака из газовых смесей осуществляют следующим образом

Через трубку с катализатором, нагретую до 40 — 550 С, пропускают аммиачно-воздушную смесь с содержанием аммиака до

l0l o6.%. При большей концентрации аммиака, выделяющееся при окислении тепло может разогреть контактную массу до температуры плавления пятиокиси ванадия, что приведет к потере активности катализатора. Газ пропускают с объемной скоростью

500-2000ОЧ" в зависимости от содержания аммиака в смеси и требуемой степени превращения аммиака в азот.

Выбранные пределы содержания пятиокиси ванадия в катализаторе определены следующим образом. При одних и тех же условиях проведения эксперимента (концент рации аммиака в газовой смеси, температуре и объемной скорости). увеличение содержания пятиокиси ванадия в катализаторе выше 8% не оказывает существенного влияния на степень окисления аммиака и даже уменьшается вследствие уменьшения активной поверхности катализатора, а при содержании V@Os ниже 6% степень окисления аммиака резко уменьшается.

В табл. показано влияние температуры на степень превращения аммиака.

Таким образом, оптимальный интервал температур равен 400 †5 С.

В табл. 2 показано влияние объемной ско рости газа на степень превращения аммиака при температуре 500 С. Таким образом, при объемной скорости до 20000 ч степень превращения аммиака выше 90%

В табл. 3 показана зависимость степени превращения аммиака от концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси. при температуре 500 С и объемной скорости

4О 5000 ч .

833502 б

Для сравнения в условиях данного примера аммиачно-воздушную смесь пропускают через активную окись алюминия, не содержащую V 0, с размером гранул 2 — 4 мм.

Степень превращения аммиака составляет

5 — 10%. Кроме того, аммиачно-воздушную смесь пропускают через гранулы пятиокиси ванадия, полученные путем прессования гид ратированной пятиокиси ванадия под давлением 500 кг/см с последующим прокаливанием гранул при 400 — 450 С. Степень пре10 вращения аммиака составляет 40 — 55%.

В одинаковых условиях проведены опыты по выделению аммиака из аммиачно-воздуш ной смеси по предлагаемому способу и по известному. Катализатор по известному способу представляет собой двуокись титана, со15 держащую 10 — 15 /о ванадия. о В табл. 5 приведены сравнительные данные по выделению аммиака из воздушной смеси, содержащей 1 об. % КНа, по известному и предлагаемому способам.

Таблица 5

5,2

76,7

6,3

96,2

98,0

98,5

7,6

7,9

8,4

96,4

Следы

Пример. а) Приготовление катализатора.

Гранулы активной окиси алюминия марки А — 1 (ГОСТ 8136 — 56) помещают в насыщенный раствор ванадата аммония при

70 — 80 С и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 — 2 ч. Операцию повторяют дважды, затем гранулы отделяют от раствора и прокаливают при 550 С на воздухе в течение 4 — 5 ч. Содержание пятиокисй ванадия в полученном катализаторе з5

7,6%. Для получения катализатора с содержанием VgO 6% достаточно одной операции пропитки, для получения катализатора с содержанием Vga 8% необходимо проводить двухкратную пропитку насыщенным растьором ванадата аммония при темпе- 40 ратуре кипения. б) Выделение аммиака. из газовых смесей.

В оптимальных условиях обработке подвергнута газовая смесь, полученная при 4>

-прокаливании ванадата аммония в присутствии воздуха. Катализатор — активная окись алюминия с содержанием пятиокиси ванадия 7О/о. Газо-воздушная смесь содержит 0.8 об. %. аммиака, 20 мг/м пыли пятиокиси ванадия. Используют контактный 50 аппарат, описанный в примере, объемная скорость газа 7000 ч-, температура катализатора 480 — 520 С, линейная скорость газа 0,5 — 0,6 м/с.

Пропускают через катализатор 500 л газа, содержащего 40 л аммиака. Степень превращения аммиака 98 — 99%, окислов азота в отходящих газах не обнаружено.

Известный

Формула изобретения

Концентрация аммиака в газовой смеси существенно не влияет на степень превращения аммиака, однако, при концентрации

NH g 10 об.% катализатор разогревается выше 650 С, что может привести к снижению его активности.

В табл. 4 показано влияние количества пятиокиси ванадия в катализаторе на степень превращения аммиака.

Таблица 4

88 10 100 29 100 35.

Предлагаемый 60 0 93 0 1 00 0 с6 — степень превращения аммиака, %; ,ф — степень образования окислов азота,%

Как следует из данных табл. 5,по известному способу полное окисление аммиака происходит при более низких температурах, но одновременно образуются значительные количества окислов азота.

Предлагаемый способ предполагается использовать для выделения аммиака из отходящих газов производства чистой пятиокиси ванадия. В настоящее время с отходящими газами ежедневно выбрасывается в атмосферу около 200 кг аммиака и поэтому проблема обезвреживания газовых выбросов этого производства является актуальной. Применение предлагаемого способа позволяет полностью исключить выброс в атмосферу вредных газов.

Способ выделения аммиака из газовых смесей путем окисления на ванадийсодержащем катализаторе при повышенных температурах, отличающийся тем, что, с целью исключения образования окислов азота, в качестве ванадийсодержащего катализатора испльзуют активную окись алюминия, содерхкагцую 6 — 8% пятиокиси ванадия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

833502

1. Иванов М. Е. Технология аммиачной селитры М., «Химия», 1978, с. 185.

2. Патент США № 408510, кл. 423 — 237, 1978.

Редактор В. Маткоина

Закал 3880116

Составитель Т. Беренштейн

Тек и д A. Бой кас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4