Окисление аммиака на платиноидных сетках и блочном оксидном катализаторе сотовой структуры

• Автор: Головня, Егор Викторович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Окисление аммиака на платиноидном катализаторе

1.2. Пути снижения потерь платиноидов и способы их улавливания

1.3. Двухступенчатое окисление аммиака на платиноидном и

оксидном катализаторе.

1.4. Газораспределение в контактных аппаратах и эффективность конверсии аммиака.

1.5. Математическое моделирование и кинетика процесса

окисления аммиака.

1.6. Выводы и постановка задачи.

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть
2.1. Характеристика объектов исследования.
2.2. Описание лабораторной установки и опытнопромышленного стенда
для испытания каталитических систем.
2.3. Методика измерения концентраций аммиака, оксида азота и расчета
выхода оксида азота.
ГЛАВА 3. Одноступенчатое окисление аммиака на платиноидном катализаторе
3.1. Платиноидные катализаторные сетки
для окисления аммиака.
3.2. Математическое моделирование процесса окисления
аммиака на платиноидном катализаторе
3.3. Результаты обработки экспериментальных данных
по математической модели
3.4. Анализ процесса окисления аммиака на платиноидных сетках
разного типа
3.4.1. Влияние массы платиноидов на выход оксида азота
для тканых и вязаных сеток
3.4.2. Влияние наружной поверхности тканых и вязаных сеток
на выход оксида азота.
3.4.3. Изменение выхода 0 за слоем платиноидных сеток
в зависимости от остаточного содержания аммиака
3.4.4. Влияние свободного объма катализаторного слоя
на выход оксида азота
ГЛАВА 4. Двухступенчатое окисление аммиака на платиноидном и блочном оксидном катализаторе регулярной структуры.
4.1. Испытание блочного катализатора в реакции
окисления аммиака, приготовленного из различного оксидного сырья
4.2. Моделирование окисления аммиака
на блочном оксидном катализаторе.
4.3. Анализ процесса окисления аммиака в условиях
двухступенчатого окисления на блочном катализаторе.
4.3.1. Макрокинетические особенности превращения аммиака.
4.3.2. Влияние высоты слоя блочного катализатора и геометрии блоков на эффективность функционирования двухступенчатой
системы окисления аммиака
4.4. Исследование двухступенчатой каталитической системы
окисления аммиака с улавливающими сетками
4.4.1. Исследование одноступенчатых каталитических систем
с ткаными платиноидными и улавливающими сетками
4.4.2. Двухступенчатая система с вязаными
и улавливающими сетками
4.4.3. Промышленная реализация окисления аммиака
на двухступенчатой системе с вязаными и улавливающими
сетками.
Библиография


О протекании этих реакций свидетельствует снижение степени конверсии. Реакция диссоциации аммиака (5) при нормальных условиях маловероятна, с повышением температуры ее вероятность возрастает. Однако скорость разложения аммиака на платине при температуре конверсии на несколько порядков меньше, чем скорость окисления аммиака по реакциям (1) - (3), т. АВС па катализатор. АВС. Для предотвращения предкатализа [реакции (2), (3) и (5)] не рекомендуется подогревать ЛВС до температуры выше 0 К. Стенки поводящих трубопроводов и аппаратуры, с которыми соприкасается АВС, должны быть гладкими, почти полированными, без налета окалины, являющейся катализатором этих реакций. Трубопроводы и аппараты для подготовки АВС следует изготовлять из алюминия или (что лучше) из нержавеющей стали марки ХНТ (особенно при наличии мокрой очистки воздуха). Оксиды металлов, пыль катализатора синтеза аммиака, попадающие с газообразным аммиаком и воздухом и оседающие на стенках трубопроводов и аппаратуры, также могут вызвать предкатализ. В данном случае необходим строгий контроль над температурой газа в смесителе (резкое повышение температуры - первый признак протекания реакций предкатализа) и своевременное удаление пыли как из этого аппарата, так и из подводящих трубопроводов. Следует отметить, что активизация процессов предкатализа на каком-либо участке конструкции приводит к тому, что для их предотвращения необходимо удалить эту часть конструкции. Чтобы исключить предкатализ, желательно изготавливать ряд деталей и узлов из материалов, инертных к реакциям окисления аммиака, а насадки, обеспечивающие равномерность газового потока, выполнять из керамики, кварца, фарфора. При применении новых конструкционных материалов их следует предварительно испытывать на активность к этим реакциям. Реакция разложения оксида азота (II) может протекать сразу же после его появления в газе, т. По данным [] установлено, что скорость этой реакции меньше скоростей реакций (1-3). Так, при - К в отсутствие кислорода на платиновом катализаторе и времени контакта, в раз превышающем время контакта в промышленных условиях, диссоциация N0 не превышала %. II), поэтому с целью предотвращения реакции (6) проводят быстрое охлаждение нитрозных газов в котлах-утилизаторах, устанавливаемых сразу за контактными аппаратами. При недостаточном времени контактирования, загрязнения сеток, относительно низкой температуре контактирования и повышенных скоростях газа возможен проскок аммиака через сетки. При этом создаются условия для протекания реакции (4), которая может протекать сразу же после образования. N0, т. Скорость этой реакции значительно ниже скоростей реакций (1-3), она тормозится в присутствии кислорода, и, следовательно, основная опасность снижения степени конверсии (выхода N0) за счет' ее протекания возникает лишь при проскоке аммиака через слой сеток. Таким образом, исключив проскок аммиака, практически исключается и потеря связанного азота за счет реакции (4). Это, в свою очередь, подтверждает необходимость строгого соблюдения времени контактирования, высокого качества сборки комплекса сеток, соблюдения равномерности температуры по диаметру аппарата, наблюдения за состоянием их (сеток) поверхности (отсутствие порывов, порезов). Вероятность протекания рассмотренных побочных реакций возрастает при повышении давления, увеличивается напряженность катализатора, возрастает плотность газа, парциальное давление компонентов и, прежде всего, катализаторных ядов. Для снижения потерь связанного азота при повышении давления увеличивают температуру контактирования. При этом уменьшается отравляющее действие катализаторных ядов, снижается оптимальное время контактирования, и, следовательно, уменьшается вероятность протекания побочных реакций. При использовании двухступенчатого катализатора, состоящего из платиновых сеток и слоя оксидного катализатора, на долю второй, менее активной ступени приходится до % непрореагировавшего аммиака, поэтому, несмотря на большое время соприкосновения, побочные реакции на этой ступени не имеют решающего значения.