Sposob výroby oxidu dusnatého katalytickou oxidáciou amoniaku

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ÚRAD PRO WNALEZV A OBJEVY54 Spôsob výroby oxidu dusnatéhn katalytickeu oxidáciou amonlakuVy-soké meme zaťaženie konvertora pri dodržaní a vylepšení technicko-hospodárskych ukazovateľov a ostatných technických para-metrov umožňuje nasadený kombinovaný katalyzátor pozostávajúci zo zníž-eného množstva lplatino-rhôdiovych sit na jednu tretinu a z vrstvy neplatinového katalyzátorav.Riešenie ďalej umožňuje budovať výrobne kyseliny dusičnej s rovnakým tlakom v spaľovaní amoniaíku, ako aj v absorpcíi a umožňuje používať tlaky nad 1 MPa a meme zaťažeàlie konvertora do 3000 kg NH 3.h 1.Vynalez sa týka spôsobu výroby oxidu dusnatého katalytickou oxidáciou amoniaku,s použitím systemu kombinovaného katalyzátora v upravenom konvertore, pričom tento -system umožňuje pri zvýšenom tlaku vysoké merná zaťaženie ko-nvertora plynnou reakčnou zmesou amoniak-vzduch, pri relatívne nízkej nársade a nízkych stratách Ikatalyzátorov zo vzácnych kovov.AJko kombinovaný katalyzátor pre vysoké merné zaťaženie katalytickéh-o systému sa použije významne znížená násada platino-rhódiovvých sít a vrstva granulovaného, s výhodou valčekového granulátu neplatinového katalyzátora na báze oxidov spínelotvorných kovov, hliníka, kobaltu, titánu, železa s povrchovoaktívnou vrstvou, vytvorenou oxixdamí kovov skupiny Fe, Co, Ni, - -s výhodou oxidom kolbaltu C 0504.V podstatnej miere sa doteraz .pri katalyticlkej oxidácii amoniaku najmä pre výrobu kyseliny dusičnej používajú ako katalyzát-or platino-rhotliové sitá. Katalytiická -oxidácia sa prevádzkuje ~pri tlakoch 0,1 MPa,0,4 MPa a veľmi ojedinele aj pri tlaku 1,0 MPa. Me-rné zaťaženia vyjadrené v kg amoniaku za hodinu na m 2 činného katalytického prierezu v korrvertoroch sú obvykle pri tlaku 0,1 MPa a 100 až 150 kg NH 5.h 1.So zvyšovaním prevádzkového tlaku a mierneho zaťaženia platino-rhódiového katalyzátora sa významne zvyšujú .aj jeho merná straty talk, že autori Harvin, Leray a Roudier udávajú straty katalyzátora pri tlaku 0,336 MPa a teplote 866 C 100 mg na 1 tonu kyseliny dusičnej 100 O/o-nej a .pri tlaku 1,056 MPa s teplotou 937 °C už 384 mg na 1 t 100 O/omej kyseliny dusĺčľlej.Ďalej je známe, že účinnosť oxídačiío-absorpčnélí-o .procesu pri spracovaní plynných produktov oxidácie amoniaku na kyselinu dusičnú so zvyšovaním tlaku sa velmi význam-ne zvyšuje, čím sa znižujú straty oxidov dusíka do atmosféry. Táto skutočnosť je v protiklade so zvyšovaním strát platino-rhódiového katalyzátora pri zvyšovaní tlaku v konverzii, preto sa V poslednom období stabilizujú kompromisné nerovnotlakové jednotky vyroby kyseliny dusičnej s tla-kom 0,4 MPa pri katalytickej oxidácli amonlaku a tlakom 1,0 MPa pri oxidačno-absorpčnom procese spracovania produktu oxidácie am-onlaku na kyselinu dusiwčnú.Pritom je potrebné komprimovat produkt oxidácie amoniaku z 0,4 MPa na viac ako 1,0 MPa, čo má -negatívny dôsledok v celkovej energetickej účinnosti .procesu výroby kyseliny dusičvnej, ako aj jej investičnej náročnosti.Uvedené nevýhody rieši významným spôsobom tento vynález, powdla ktorého je možné s kombinovanou vsádkou katalyzátoro-v platino-rhödiových sit a neplatinového katalyzátora dosiahnuť vysoké merné zaťaženie katalytického systému oxivdácie amonia 4ku na oxid »du-snatý pri dodržaní dobrých výťažkov a relatívne nízkych jednotkových stratách platino-rhödiového katalyzátora. Súčasne je možné s uvedenými výhodami prevádzkovať katalytickú oxidaciu pri tlaku nad 1 MPa, čo umožňuje rovnotlakovosť výroby kyseliny du-sičnej pri oxidačno-absorpčnom »spracovaní produktu oxidacie amoniaku s tlakom nad 1 MPa a teda s nízikymi stratami oxidov udusíka.Výhody popisovaného vynálezu spočívajú v tom, že pri dodržaní relatívne vysokých výťažkov oxidu dusnaiého z oxidácie annoniaku a relatívne nízkych strát katalyzätorov sa môžu zvyšovaním rnerného zaťaženia konvertora a prevádzkového tlaku, ako aj zavedením rovnotlakovosti výroby kyseliny udusičnej znížiť investičné náklady, zvýšiť energetickú účinnosť výroby, znížiť vsadku katalyzátora zo vzácnych kovov a znížiť straty oxidov dusíka v koncových plynoch výroby vs pozitívnym vplyvom na škodliviny v exhalátoch.Popis a podstatu vynálezu dojasňujü nasledovné príklady.V rovnotlakovej výrobní kyseliny dusičnej prevádzkovanej pri. tlaku 0,35 až 0,4 MPa s konvert-orom o priemere 3200 mm a .mernom zaťažení na jeho činný prierez 340 až 360 kg NH 3.h 1.m 2 sa predtým používala vrstva 5 kus-ov Pa~Rh sít ako katalyzátor pre oxidáciu amoniaku v plynnej zmesi so vzduchom na oxid dusnatý. Oxidácia prebiehala pri teplote 820-850 °C a výťažnost oxiidu dusnatého z .amoniaku sa pohybovala -v rozmedzí 95 až 97 0/0. Priemerné merná straty katalyzátora Pt-Rh za obdobie niekolkych rokov boli 150 mg na 1 tonu vyrobenej 100 Ú/o-tíej kyseliny duvsičnej.Úpravou katalyzátorového lôžka bola do lkonvertora nasadená 60 mm hrubá vrstva neplatinového .katallyzátora a počet Pt-Rh sít znížený z 5 na 2 kusy. Ako neplatinový katalyzätor sa použili volne sypane valčeky o výške 5 mm a priemere 5 mm, vyťormovane zo zmesi oxidov kovov hliníka, titánu, kobaltu a železa, žíhaná pri teplotách 1000 ~ 1700 °C na nosič spinelového typu.s následným nanesením povrchovoaktívnej vrstvy pomocou opakovane impregnácie roztokom kolbaltnatej soli a žíhanira pri teplotách 600 až 1 100 °C.Výroba kyseliny dusičnej s uvedenou kombináciou katalyzatorov v konvertore prebiehala .pri nezmenenom tlakovom a tep 1-otovo-m režime, zloženie plynnej zmesi amoniak - vzdulch, ako aj mierne zaťaženie konvertora .zostali take iste ako pri prevádzke s katalyzátorom Pt~Rh. Za dobu niekoľkých mesiacov prevádzky ,bola zistená merná strata Pt-Rh katalyzátora 80 až 90 mg na 1 tonu vyrobenej 100 Vo-nej kyseliny dirsičnej, pričom výťažnosť oxidu dus 249211natého z amoniaku sa pohybovala od 96 do 99 .Pre odsküšanie vysokého merněho zataženia konvertora prípravy oxidu dusnatého katalytickou roxi-dáciou plynnej zmesi amoniak - vzduch bol použitý výskumný konvertor o priemere 200 mm. Zariadenie umožňuje pracovat pri tlakoch 0,6 až 1,5 MPa,teplotách do 1 000 °C s koncentráciou amoniaku od 10 do 11,5 0/0 a s merným zaťažením vztahovaným na činný prierez konvertora do 2 500 kg NH 3.h 1.m 2. Okrem toho je možné voliť počet Pt-Rh -sít a pri kvorribinácii katalyzátorov, aj hrúbku vrstvy neplatinovéh-o katalyzát-ora do 200 mm.Do tohoto výskumného konvertora bo-1 nasadený kombinovaný katalyzátor v zostave 5 sít Pt-Rh a 100 mm vrstva vollne sypaného, valčekového neplatinového katalyzátora alko V príklade 1. Konvertor pracoval nepretržite 2 mesiace s plynnou zmesou 10,5 11,2 °/0 am-oniaku v zmesi so vzduchom pri tlaIku 1,2 MPa a teplotách 860 -až 9-60 °C a mernom zaťažení 2 100 až 2 200 kilogramov NH 5.h 1.m 2. Výťažnost oxidu dusnateho z amoniaku sa pohybovala v rozsahu od 95 do 97 9/0 a merné straty Pt-Rh katalyzatora vztahované na 1 tonu 100 Vo-nej kyseliny ldusičnej boli 98 mg. U neplatínového katalyzatora neboli prakticky žiadne ~straty.Rovnotlaková výrobňa kyseliny -dusičnej pracovala pri tlaku 0,65 až 0,7 MPa s konvertorom o priemere 730 mm, us merným zatažením na rčinný prierez 2 670 kg NHs . h 1. m .pri koncentrácii 10,5 až 11 0/0 ~amoniaku v plynnej zmesi so vzduchom katalytícka oxiudácia am-,oniasku na oxid ~dusnatý prebiehala pri teplote 850 až 880 °C .s výťažkom 94 až 97 , pričom konvertor bol nasadený katalyzátorom tvoreným vrstvou 24 kusov Pt-Rh sit. Priemerné merné straty Pt-Rh katalyzátora za niekoľko rokov boli 209 mg na 1 tonu kyseliny dusičnej.Do konvertora bol po úprave roštu nasadený -kombinovaný katalyzátor pozostávajúci z 8 kusov Pt-Rh sít a 60 mm hrubej vrstvy neplatinového katalyzátora charakterizovaného v príklade 1. Výroba kyseliny dusičnej s uvedenou kombináciou skatalyzátorov v Ikonvertore prebiehala pri nezmenenom tlakovom a teplotovom režime zlože nie püsynnej zmesi a merné zaťaženie zosta li nezmenené. Za dobu viac alko jeden rok pri obvýklých regeneráciách Pt-Rh sít sa výťažnosst oxidu dusnatého z amoniaku pohybovala v rozmedzí 95 až 98 9/0 a zistené merné straty Pt-Rh katalyzátora boli 95 až 105 mg na 1 tonu 100 °/0-nej kyseliny udusičnej.Spôsob výroby oxidu dusnatého katalytickou oxidáciou amoniaku s použitím kombinácie katalyzátorov v konvertore umožňuje vysoký rozsah -merných zaťažení konvertora plynnou reakčnou zmesou vyznačujúci sa tým, že plynná zmes amovniak - vzduch,obsahujúca 10 až 11,5 0/0 ,amonialku sa vedie-pri tlaku 0,3 .až 1,5, s výhodou 1 až 1,5 MPa a teplotách 820 až 930, s výhodou 860 až 930 C cez jedno až osem s výhodou tri až osem sít platino-nhódiovéłio katalyzátvora a cez vrstvu 50 až 200 mm neplatinového katalyzátora s tvarom granuliek jo priemere,s výhodou 4 až 8 mm, .alebo valčeekov opriemere s výhod-ou 3 až 9 mm a výške 3 až 9 mm, vyrobených tormovanim a nasledným žíhaním pri teplote 1 000 až 1 700 °C zo zmesi oxidov Ikovov hliníka, titánu, kobaltu a železa a aktivovaných na ich povrchu vrstvou, nanesenou opako-vanými impregnáciami roztokom dusičnanu kobaltnatého s následným vypaľovaním pri teplotách 600 až 1 100 °C, pričom merné zaťaženie .kombinácie katalyzatorov amoniakom v plynnej zmesi, vzťahované .na činný prierez konvertora je 350 až 3 000, s výhodou 1 000 až 2 700

MPK / Značky

MPK: B01J 23/74, B01J 21/00, C01B 21/26

Značky: dusnatého, spôsob, výroby, katalytickou, oxidáciou, amoniaku, oxidů

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/3-249211-sposob-vyroby-oxidu-dusnateho-katalytickou-oxidaciou-amoniaku.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Sposob výroby oxidu dusnatého katalytickou oxidáciou amoniaku</a>

Podobne patenty