Дезактивизация катализаторов синтеза аммиака при их эксплуатации в промышленных колоннах

• Автор: Эдьхази, Тибор
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 247 c. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7

1.1. Современная технология синтеза аммиака и направления е

развития
1.2. Общая характеристика катализаторов синтеза аммиака применяемых в современных технологических схемах

1.3. Физикохимические свойства катализаторав синтеза аммиака

1.4. Дезактивация катализатора синтеза аммиака

1.5. Кинетика синтеза аммиака

1.6. Макрокинетика синтеза аммиака

1.7. Прочие свойства катализаторов синтеза аммиака

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2. Исследуемый аммиачный цикл и накопление образцов отработанных катализаторов
3. Экспериментальная методика
3.1. Методы измерения активности
3.2. Определение химического состава образцов катализаторов
3.3. Морфологические характеристики катализаторов
3.4. Исследование микроструктуры с помощью сканнирующего элек
тронного микроскопа, подключнного к локальному микроанализатору
3.5. Испытательный метод гаммарезонансовой спектроскопии
3.6. Измерение сорбции СО на поверхности катализатора
3.7. Другие методы исследования физических свойств насадки
3.8. Принципы методов измерения в промышленном реакторе
4. Данные экспериментальных исследований
4.1. Измерение активности катализаторов в кинетической области
4.1.1. Квазиизотермическое измерение активности свежего катализатора КМ1II
4.1.2. Квазиизотермическое измерение активности образцов отработанного катализатора КМР
4.1.3. Политермическое измерение активности образцов в кинетической области
4.2. Политермическое измерение активности в породиффузионной
области
4.2.1. Породиффузионная модель и е решение
4.2.2. Оценка экспериментальных данных, полученных в результате измерений на политермической установке в породиффузнойной области
4.3. Определение химического состава образцов катализатора
4.4. Морфологические данные катализаторов
4.5. Исследование микроструктуры образцов с помощью сканни
рующего электронного микроскопа, подключнного к локальному микроанализатору
4.6. Результаты экспериментов на приборе гаммарезонансный
спектрометр
4.7. Данные сорбции СО на поверхности свежего и отработанного
катализатора 1
4.8. Физические свойства
Заключение к главам 4.3 4.8
Выводы
5. Анализ работы промышленного реактора
5.1. Изменение показателей работы колонны синтеза аммиака
в длительной эксплуатации
5.2. Математическое моделирование процесса в реакторе синтеза
аммиака
5.2.1. Математическое описание
5.2.2. Результаты моделирования процесса
5.2.3. Математическое описание дезактивации
5.3. Определение даты замены катализаторной насадки
Заключение к главе 5.
Выводы
6. Рекомендации по усовершенствованию процесса синтеза аммиака
6.1. Перегрузка катализаторов
6.2 Оптимизация режима
6.3. Результаты использования рекомендаций в промышленности
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Из перечисленных в таблице катализаторов в Венгерской Народной Республике применяют катализаторы КМ-1, КМ-2, КМ-1-Н,І. С.-Хгб5- СА-1 и СА-1В. Физико-химические свойства катализаторов синтеза аммиака. Однако, с увеличением содержания СаО ухудшается механическая прочность катализаторов. Страна Фирма, марка катализатора ? С PeO H 0 В H pe? Ы E К 0 M П 0 A1? KjO E E H i U ceo sia, KrO Размеры Насып. ФРГ BS? E ,0 ,9 . BIS? В-1 ,3 ,5 2,9 0. ASP-S0 ,0 ,3 2,9 0. ВА SF-SB* ,1 ,0 - 3. СНА CCI С- ,3 ,2 1. Dupont ,3 0, 0, 0. Dupont-R* ,6 0,1 0, 0. Сг. Фралязд Crond-Hiroloao GP-1 . Аягхвя I. C.I. Австрия Lin» . И т ах ля Montedieon ? CC1 ? XIS ,6 ,0 3. ПНР A-6 - 5- 2. Дания Topeoe KW-1 . KM-2 3. Kl/-7 . KM-l-R* 3. СССР CA-1 - 3. CA-l-B* 3,5-5,2 0,7-1, 2 2. Ch-2 - 3,5-4,0 0,7-1, 0 2,0- 0,7 2. Характеристики катализатора, расположенные в левой части пятиугольника, определяют активность, термостойкость и устойчивость к ядам, а свойства катализатора, записанные в правой стороне пятиугольника, определяют перепад давления на насадке и косвенно режим работы реактора. Активность. Активность - самое важное свойство катализатора. Она является результатом совместного действия многих факторов - состава и структуры катализатора и др. Измерение активности промышленных катализаторов синтеза аммиака производится в кинетической области в квазиизотермических условиях проточным методом /,,,/ и проточно-циркуляционным методом //. Наиболее простым показателем активности является содержание аммиака в отходящем газе, измеряемое при стандартизированных значениях технологических параметров - давления, температуры, объёмной скорости, размере зёрен, составе газа на выходе. Для сравнения величин активности измеренных в испытательных реакторах различных конструкций служит к-константа скорости реакции. Часто производят расчёт величины к, представляющей собой отношение к к удельной поверхности катализатора, т. Уравнения, описывающие кинетику синтеза аммиака, будут приведены в разделе 1. Установки, разработанные для измерения активности. В области изучения кинетики процесса синтеза аммиака важная работа была проведена А. Нильсеном в институте "Haldor Topsoe" /Дания/. Нильсен исследовал активность катализаторов синтеза аммиака в аппарате небольшого диаметра, располагающем хорошим теплообменом с окружающей средой /,/. Интересную методику для измерения активности катализаторов синтеза аммиака предложили Биззи-Феррарис и его сотрудники // на фирме Montedison /Италия/. Благодаря небольшой скорости реакции, регулируемой концентрацией аммиака во вводимом газе* и хорошей теплопроводности материала /меди/ конструкции аппарата в реакторе создавались изотермические условия. Для сравнительных испытаний катализаторов синтеза аммиака в Советском Союзе применяют "многоканальные аппараты. Схему реактора детально описали Л. Д.Кузнецов и др. ЕНЕ? Недостатки проточного метода могут быть устранены при применении безградиентных, проточно-циркуляционных методов. В этих методах каким-либо способом добиваются полного смешения реакционной смеси в реакторе, благодаря чему температурный и концентрационный градиенты в насадке реактора будут ничтожно малыми. Перемешивание реакционной смеси производят либо с помощью электромагнитного насоса, помещённого в атмосфере высокого давления //, либо с помощью термодиффузии //. Схема проточно-циркуляционного реактора, сконструированного М. И.Тёмкиным и его сотрудниками на термодиффузионном принципе, описана в работе Л*Д. Кузнецова /б/. В целях исследования кинетики каталитических реакций может быть с успехом использован реактор Берти с внутренней циркуляцией //. Циркулирование газовой смеси здесь обеспечивается вентилятором, работающим под высоким давлением за счёт магнитной передачи энергии /рис. В литературе нет данных о применении такого реактора для измерения активности катализатора синтеза аммиака. Поэтому мы будем рекомендовать новый 0- см-Й тип политермического испытательного реактора, пригодного для исследования макрокинетических процессов, протекающих на поверхности катализатора синтеза аммиака.