Технология блочных катализаторов и сорбентов для окисления аммиака и диоксида серы

• Автор: Ванчурин, Виктор Илларионович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 301 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Литературный обзор

1.1. Окисление аммиака на платиноидном катализаторе

1.2. Потери платиноидов. Причины. Пути снижения потерь и способы улавливания драгметаллов

1.3. Двухступенчат е окисление аммиака на платиноидном и оксидном катализаторах.

1.4. Газораспределение в контактных аппаратах и эффективность конверсии аммиака.

1.5. Технология блочных катализаторов и их промышленное использование.

1.6. Выводы и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. Приготовление блочного катализатора сотовой структуры из активной шихты для II ступени окисления аммиака

2.1. Характеристика исходной катализаторной шихты.

2.2. Обоснование физикохимического модифицирования катал изаторной шихты
2.3. Структурнокинетическое модифицирование катализаторной шихты.
2.4. Внешнее трение структурнокинетически модифицированной массы.
2.5 Выбор и обоснование режима термической обработки блочного катализаторасотовой структуры для II ступени окисления аммиака
2.6. Определение физикомеханических и каталитических свойств катализатора сотовой структуры
2.6.1. Физикомеханические свойства.
2.6.2. Каталитические свойства
2.7. Освоение технологии блочного катализатора сотовой структуры и проведение пилотных и промышленных испытаний.
2.7.1. Освоение технологии и изготовление опытнопромышленной партии блочного катализатора сотовой структуры
2.7.2. Опытнопромышленные испытания блочного катализатора сотовой структуры в составе двухступенчатой системы окисления аммиака
2.7.3. Проведение промышленных испытаний блочного катализатора сотовой структуры в контактном аппарате агрегата УКЛ0,
2.7.4. Выводы и рекомендации для промышленной эксплуатации,.
ГЛАВА 3. Разработка технологии кордиеритового носителя сотовой структуры и синтез бифункционального сорбента для улавливания платиноидов.
3.1. Технология кордиеритового носителя сотовой структуры
3.1.1. Синтез кордиеритовой керамики
3.1.2. Выбор состава формовочной массы для изготовления кордиеритового носителя сотовой структуры
3.1.3. Термическая обработка кордиеритового носителя сотовой структуры.
3.1.4. Физикомеханические свойства кордиеритового носителя сотовой структуры
3.1.5. Гидродинамические свойства структурированной насадки сотовой структуры.
3.1.6. Промышленные испытания кордиеритового носителя сотовой структуры
в качестве распределительной насадки в контактном аппарате УО,6.
3.2. Технология бифункционального сорбента для улавливания платиноидов на основе кордиеритового носителя сотовой структуры
3.2.1. Приготовление сорбента сотовой структуры путем ввода в кордиеритовую шихту карбоната кальция.
3.2.2. Синтез сорбента путем пропитки кордиеритового носителя растворами нитрата кальция или хлорида калия.
3.2.3. Испытания сорбентов сотовой структуры для улавливания платиноидов в промышленных условиях
4.1. Технология и заводские испытания блочного ванадиевого катализатора со
товой структуры
4.1.1. Технология блочного ванадиевого катализатора сотовой структуры
4.2. Технология блочнозернистых ванадиевых катализаторов
4.2.1. Получение и исследование низкотемпературного блочнозернистого ванадиевого катализатора из промышленной катализаторной шихты
4.2.2. Синтез и исследование ванадиевого высокотемпературного зернистого катализатора на основе силикагеля и алюмината калия.
4.2.3. Получение и исследование высокотемпературного блочнозернистого ванадиевого катализатора
4.3. Исследование механизма склеивания зернистых ванадиевых.катализаторов
4.4. Исследование свойств блочнозернистых ванадиевых катализаторов
4.5. Изготовление опытной партии и проведение заводских испытаний блочнозернистых ванадиевых катализаторов.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Срок службы катализатора составляет не менее 6 лет, но при повышении температуры реакции более К в катализаторе происходит его дезактивация при значительном сокращении удельной поверхности и объема пор. Ре. АБС 0,,6 мс выход О даже в отсутствии платиноидных сеток может доходить до ,8. Общий срок пробега катализатора составил более ч. Было замечено, что с повышением линейной скорости газа выход 0 уменьшается, вероятно, изза снижения температуры в верхней части слоя. При повышенном давлении процесса 0,6 МПа наблюдали снижение степени конверсии аммиака в зависимости от нагрузки. Из рис. При одинаковом характере кривой зависимости выхода оксида азота от времени пребывания время рис. Были отмечены также серьезные трудности, связанные с розжигом неплатинового катализатора, опасностью возникновения байпасов в слое зернистого материала и узким рабочим интервалом температур. Обширные исследования по промотированию а Ре3, описанные в 3,4, не привели к получению катализатора, конкурентноспособного с платиноидным. При переходе от одностадийного к двухступенчатому окислению аммиака с заменой части платиноидных сеток на оксидный катализатор в значительной мере изменяются условия или режим процесса. Полагают 6, например, что слой неплатинового катализатора, высотой мм, создавая существенное дополнительное сопротивление, способствует выравниванию поля скоростей А ВС по сечению аппарата. Этому помогает также инверсия режима течения потока от турбулентного в пакете сеток к ламинарному в слое зернистого катализатора. Следует, однако заметить,
что приписывание слою зернистого материала стабилизирующей в гидродинамическом смысле функции сомнительно . Совершенно очевидно, что масса неплатинового катализатора создает тепловой экран. С0 коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, Тс температура платиноидных сеток, Ас и Лнх коэффициенты поглощения сетки и неплатинового катализатора Рс и Гнк поверхности сетки и неплатинового катализатора соответственно, Сиг расход нитрозного газа, Снг теплоемкость нитрозного газа. Рассчитанное по уравнению 6 увеличение температуры системы составляет градусов. Поэтому температура платиноидных сеток, у поверхности слоя неплатинового катализатора, будет выше температуры аналогичных сеток, работающих в чисто платиноиднодном варианте. Поскольку температура является доминантной в режиме окисления и с ее повышением селективность и активность платиноидного катализатора растут, указанный эффект имеет положительное значение. Платиноидный катализатор в свою очередь оказывает влияние на работу II ступени. Рис. Рис. Рис. ЛВС, что также является благоприятным фактором. Оксидный катализатор омывается газом, содержащим об. В условиях примерно равного массопереноса к поверхности катализатора и отсутствия явного избытка кислорода скорость разложения оксида азота в последовательной схеме превращений МН3МОМ2 может оказаться значительной и повлечь снижение выхода О, особенно, при завышенном времени контактирования. Поэтому установление оптимального отношения числа сеток к высоте платиноидного катализатора имеет первостепенное значение при эксплуатации двухступенчатого катализатора. Увеличение высоты слоя неплатинового катализатора сверх необходимого будет всегда приводить к снижению селективности процесса 4. В результате длительных испытаний установлено, что в промышленных условиях конверсии аммиака под атмосферном давлении оптимальная высота слоя оксидного катализатора составляет мм при одной вместо трех при одинарном контактировании платиноидной сетке на I ступени . На платиноидной сетке окисляется аммиака, а в слое оксидного катализатора остальное количество. С увеличением расстояния между ступенями от до 0 мм выход оксида азота снижается на 0,,4. Для подавления побочных реакций рекомендовано платиновую сетку укладывать непосредственно на оксидный катализатор. Перевод агрегатов производства азотной кислоты с конверсией под атмосферном давлении на двухступенчатое окисление обеспечил, при сохранении средних значений выходов оксида азота на уровне , ное снижение вложений и потерь платиноидов. Основные исследования двухступенчатого окисления аммиака под давлением проведены Атрощенко В.