Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время едииствешгым промышленным способом получения азотной кислоты является контактов окисление аммиака кислородом воздуха с последующей переработкой оксидов азота путем поглощения их водой.
Известно, что в качестве катализаторов в процессе окисления аммиака используются сплави платшш с родием или палладием. Они обладают высокой активностью и избирательностью к реакции окисления аммиака до оксида азота (II). Но в процессе эксплуатации прочность сеток сильно понижается и, следовательно, возрастают потери платиноидов.
Безвозвратные потери платины на установках, работающих под атмосферным 'давлением при температурах процесса 780 - 830С, составляют в среднем 0,04-0,06 г/т азотной кислоты, а в системах, работающих при повышенном давлении и температурах порядка 850-950С, доходят до 0,14-0,16 г/т азотной кислоты. При нормальной работе 61 агрегатов УКЛ-7, находящихся в Российской Федерации, суммарные потери драгметаллов могут составить около 1000 кг/год. При мировой цене 15 долларов за 1г. платины годовой экономический ущерб по этому показатели составит 15 млн. дол. США.
На величину потерь платиноидов в большой степени влияет равномерность распределения аммиачно-воздушной смеси (ABC) по сечению аппарата. Неудовлетворительное газораспределение вызывает также снижение выхода оксида азота, который на агрегатах УКЛ-7 не превышает 95. Невысокий выход оксида азота - это не только недополученная кислота, но и риск образования нитрит- нитратных солей, отлагающихся на оборудовании и способных инициировать взрывоопасную ситуацию.
Большинство известных сорбентов для улавливания платиноидов имеют зернистую форму, обладают высоким аэродинамическим сопротивлением н гигроскопичностью. Со временем масса уплотняется, усиливается неоднородность слоя сорбента, ухудшается распределение ABC, увеличивается износ платиноидных сеток и снизается выход оксида азота.
При использовании блочного сорбента сотовой структуры помимо высокой сорбционноа емкости по платиноидам, возможно обеспечить стабилизацию газового потока по сечению аппарата.
В результате тжяо ожидать существенного улучшения показателей процесса. Как показали заводскиэ испытания сотовой
насадки, не обладающей улавливащей способностью к драгметаллам, только за счет стабилизирующей функции потери платиноидов снижаются на 10-15 %.
Цель работы: разработка и исследование сорбента сотовой структуры для контактного аппарата окисления аммиака, который бы одновременно выполнял следунцие функции: I) улавливание платиноидов, уносимых газовым потоком с платиновых сеток; 2) стабилизация газового потока с целью более равномерного его распределения по сечению аппарата, обеспечивающего повышение выхода оксида азота.
Научная новизна: I) Впервые предложен и разработан бифункциональный сорбент сотовой структуры для снижения потерь платиноидов в контактном аппарате окисления аммиака, обладивший низким гидравлическим сопротивлением, высокой химической и термостойкостью. Снижение потерь платиноидов обеспечивается одновременно как за счет уменьшения механического их уноса с сеток благодаря стабилизации газового потока, так и улавливанием платины из газа. 2) Экспериментально исследовано гидравлическое сопротивление насадки регулярной сотовой структуры в широких диапазонах изменения линейных скоростей (до 10 м/с) газового потока и размеров ячейки. 3) Испытаны различные керамические материалы на устойчивость в условиях конверсии аммиака. Показано, что кордиеритовый материал не взаимодействует с компонентами реакционной среды. 4) Исследовано влияние минералогического состава кордиеритовой керамики (содержание кордиеритовой компоненты) на реологические свойства формуемой шихты, а также на физико-механические характеристики готовых изделий сотовой структуры. Показано, что изменение кордиеритовой составляющей в пределах 30-77% мае. не оказывает существенного влияния. 5) В результате исследований реологических свойств формовочной массы с применением дериватографичес-кого и дилатометрического анализов определены оптимальный состав и режим термообработки формованных изделий. 6) Показано, что введение оксида кальция в количестве до І0Ж мас.в состав кордиэ-ритового носителя лишь незначительно изменяет его температурный коэффициент линейного расширения и другие фИЗИК0-МЄХ8НИЧЄСКИв свойства.
Практически ценность: I) Разработана технология, состав и режимы получения носителя сотовой структуры. 2) Определен состав и разработана технология сорбентов сотовой структуры для улавливания платиноидов. 3) Проведены промышленные испытания сорбентов сотовой структуры и показана аффективность их работы для одновре-
манного улавливания платиноидов и стабилизации газового потока в контактном аппарате окисления аммиака.
Апробация работа. Результаты исследований были доложены на VIII Международной конференции по химии и химической технологии "МКХТ-94" (Москва, 1994) а международном семинаре "Блочные носители и катализаторы сотовой структуры" в Сант-Петербурге, 19-22 сентября 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы, содержащего 121 наименование, и приложений.
Диссертация изложена на 151 страницах машинописного текста, включает 48 рисунков и 15 таблиц.
