Способ приготовления катализатора для второй ступени окисления аммиака

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1959824

Союз Советских

Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.8i (21) 3276326/23-04 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 01 J, 37/04

В 01 J 23/76

С Ol В 21/26

Гесударетяяюва кюмвтат ссср

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 28.09.82 (53) УДК 66.097..3 (088.8) йе Млам язевретеккй н етярмтий

А. Н. Бутенко, А. П. Домарев, Н. Г. Илюха,Н. И. Голо

Н. Ф. Клещев, А, А. Каминский, Ф. А. Васютин, М. М.

М. Т. Ивахненко и В. П. Тамков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ ВТОРОЙ СТУПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению катализатора для окисления аммиака воздухом или ки слородом до окиси. азота в производстве азотной кислоты, сульфата аммония и др. 5

Известен способ получения катализатора для второй ступени окисления аммиака путем смешения окислов алюминия, железа, кальция и хрома,таблетирования и про каливания при 875 †9 C катализаторной массы (1) .

Катализатор, полученный известным способом, имеет механическую прочность 120—

125 кг/см .

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ приготовления катализатора для второй, ступени окисления аммиака путем смешения окисей железа и магния, двуокиси циркония и мо-, дифицирующих добавок с последующим формованием катализаторной массы и прокаливанием при 800 С (2).

При этом в качестве модифицирующих добавок используют цирконат бария и окись кальция или окись цинка-, нлн окне» никеля.

Первоначальная механическая прочность этого катализатора составляет 160—

170 кг/см 2, активность — 94,2в/в. После

1000 ч работы при 910 С и давлении 7,3 ата прочность увеличивается до 355 кг/смт, а активность — до 96,2%.

Недостатком известного способа является недостаточно высокая механическая прочность получаемого катализатора.

Кроме того, в процессе эксплуатации известного катализатора наблюдается термогазовая эрозия таблеток, суть которой заключается в том, что в результате колебаний концентрации аммиака в потоке аммиачно-воздушной смеси, ироисходнт постоянный перегрев или недогрев катализатора относительно оптимальной температуры конверсии.

При одновременном действии мощных газовых потоков и в силу имеющих место в таблетках катализатора микротрещин, пор, напряжений и т. д., происходит постепенное их истирание. Катализатор частично превращается в пыль, оседающую на стенках трубопроводов, фильтров н других ком959824 муникациях. При аварийных остановках промышленных агрегатов в результате перепада давлений газа на входе и выходе из контактного аппарата происходит обратное движение газового потока с выхода на вход. Вследствие этого возникает возможность осаждения катализаторной пыли на поверхности платинового катализатора.Платина неспособна в таком виде селективно ускорять процесс окисления NH3 до окиси азота. Ее необходимо подвергнуть регенерации. Это вызывает непроизводительные простои агрегатов, повышает себестоимость выпускаемой продукции.

Цель изобретения — получение катализатора с повышенной механической прочностью.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения катализатора для второй ступени окисления аммиака путем смешения окисей железа и магния, двуокиси циркония и модифицирующих добавок, в качестве последних используют алюминат бария и гидроокись кремния с последующим формованием катализаторной массы и сушкой при 20 — 30 С.

Отличительными признаками изобретения являются использование в качестве модифицирующих добавок алюмината бария и гидроокиси кремния и сушка катализаторной массы при 20 — 30 С.

Преимуществом предложенного способа является получение катализатора с повышенной механической прочностью, составляющей 500 — 650 кг/см против 160—

355 кг/см по известному способу.

Введение алюмината бария снижает к минимуму термогазовую эрозию таблеток.

В процессе работы катализатора происходит плавный нагрев и охлаждение его при изменении концентрации NH3 в аммиачно. воздушной смеси. В результате устраняется резкий перепад температуры относительно оптимальной температуры конверсии.

Кроме того,так как процесс окисления

ИНз протекает во внешнедиффузионной области, использование алюмината бария способствует взаимному сближению микрочастиц катализаторной массы и развитию прочных адгезионных контактов между ними, что исключает образование на поверхности катализатора микротрещин, nop $L, следовательно, и нежелательные побочные про цессы,такие, как образование в мнкропорах свободного азота.

Алюминат бария, обладая ярко выраженными щелочными свойствами, ослабляет абсорбцию аммиака на поверхности катализатора, обеспечивает преимущественную абсорбцию кислорода, а значит и более полное окисление NHq в окись азота.

Роль гидроокиси кремния заключается в том, что при взаимодействии ее с водой происходит образование коллоидной пленки

SiO@2HyO, способствующей более быстрому твердению алюмината бария. С другой стороны, аморфная гидроокись кремния выполняет роль пластификатора, что позволяет отказаться от графита при таблетировании катализатора, так как присутствие графита отрицательно влияет на химический состав катализаторов за счет восстановления РегОз до Fe,04 или до FeO. Наличие последних в катализаторе приводит к снижению избирательности катализатора по NO.

Для приготовления катализатора окисления аммиака использован алюминат бария следующего состава, вес. /q.. ВаΠ— 60;

Al O — 40. В качестве примесей присутствуют оксиды %Од., Fe +, TiOq. Огнеупорность алюмината бария — 1800 — 1830 С, плотность — 3,99 г/см з. Показатель преломления — 1,683.

Предел прочности через 28 сут составляет 860 кг/см, потери прочности при нагревании в интервале 100 †10 С вЂ” 20 — 25О/О.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для приготовления 1 кг катализатора в шаровую мельницу загружают

299 г ВаА1д О ; 1 г SiC4c 2Н О; 749,7 г

Fed+; 41,65 p MgO и 41,65 г ZrOg. 3aтем добавляют 24 r воды, что составляет

8О/О по отношению к ВаА1 0„, гомогенизируют и формируют прессованием таблетки

5 Х 5 см. Далее таблетки сушат на воздухе в течение 72 ч при температуре 25 С, Полученный катализатор содержит, вес. о/o.

Zr+ 3,5; MgO 3,5; ВаА1вО4 29,9; SiC4 Х

Х 2Н О 0,1; РаОз — остальное.

Пример 2. Для приготовления 1 кг катализатора берут 249 г ВаА1т04, 1 г SiOa X

X 2Н О; 749,? г Гез О 41,65 г MgO; 41,65 г

ZrOg. Затем добавляют 20 r HaO. Далее катализатор готовят аналогично примеру 1.

Таблетки сушат на воздухе в течение 72 ч при 30 С. Получают катализатор следующего состава, вес. о/о. ХгОр. 35 MgO 35;

BaAly.О4 24,9; SiOi 2HgO 0,1; FegO — остальное.

Пример 8. Для приготовления 1 кг катализатора берут 199 г ВаА1г04, 1 г SiOI,, 749,7 r F

Затем добавляют 16 г Н О.Далее катализатор готовят аналогично примеру 1. Таблетки выдерживают в течение 70 ч при температуре 20 С. Полученный катализатор содержит, вес. /o.. ZrO<3,5; M 3,5;

BaAlqO< 19,9; Ь! Оа, 2Н О 0,1; FeqOg — остальное

1о

15 ю

25 зо

Полученные катализаторы искытывали в процессе окисления аммиака в реакторе укрупненной модельной установки, позволяющей . работать при давлениях до

10 ата. Высота слоя загруженного катализатора равнялась 90 мм и через слой катализатора пропускали аммиачно-воз959824

Давление, ата

Температура, OC

Механическая

NHs (АВС)

3 об.

Степень конверсии, Пример, и прочность, к /с

650

940

95,2

940 б00

95,3

940

500

95 5

Формула изобретения

Составитель Т. Белослюдова

Техред И. Верес Корректор О,. Билак

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., a. 4/5

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

Редактор В. Лазаренко

Заказ 6826/9 душную смесь, расход 360 л/ч, содержание аммиака в аммиачно-воздушной смеси (АБС) 11% об. Температура в зоне реакции 340 — г, давление. 8 атм.

Высота слоя катализатора, мм

Способ приготовления катализатора для второй ступени окисления аммиака путем смешения, окисей железа и магния, двуокиси циркония и модифицирующих добавок с последующим формованием катализаторной .массы, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной механической прочностью, в качестве модифицирующих добавок используют алюРезультатц испытания и характеристика катализаторов по изобретению в процессе окисления аммиака представлены в таблице. минат бария и гидроокись кремния и сформованную катализаторную массу сушат при

20 — 30 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 641985, кл. В 01 J 37/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 727209, кл. В О 1 J 23/76, В О! J Зф)4, 1980 (прототип).