Введение к работе
Актуальность проблемы,Важнейшей стадией производства азотной кислоты является процесс каталитического окисления аммиака. Лучшими катализаторами для этого процесса является платина или ее сплавы с палладием и родием.
В условиях острого дефицита на металлы платиновой группы и их высокой стоимости актуальной становится задача сокращения вложений и потерь платиноидов.
Разработано значительное количество рецептур оксидных катализаторов, причем в большинстве из них основным компонентом является оксид железа III, отработана технология их производства из кристаллических нитратов реактивной чистоты.
Однако отсутствие производств нитратов в РФ требует расширения сырьевой базы производства неплатиновых катализаторов при одновременном сокращении вредных выбросов в атмосферу,
Цель работы. Разработать промышленную технологию производства неплатинсвого катализатора высокого качества из различных видов сырья, не являющихся реактивами, выявить научные закономерности формирования катализаторов на основе оксидов железа и алюминия.
В качестве сырья вместо используемых ранее кристаллогидратов азотнокислых солей железа и алюминия исследовались: оксид железа с Северодонецкого ПО "Азот", раствор азотнокислого железа с Гродненского ПО "Азот" и гидроксид алюминия производства Николаевского алюминиевого завода.
Научная новизна.
Установлено, что при термообработке раствора нитрата железа разложение протекает через гетит FeOCOH) и закан-
чивается образованием a-Fe203 полидисперсной структуры. Вы
явлены технологические особенности процесса разложения и их
влияние на свойства конечного продукта - оксидного катали
затора окисления аммиака. . .л,.
Предложена модель формирования катализатора из оксида железа и гидроксида алюминия в присутствии азотной кислоты. Она заключается в механохишческой активации исходного, сырья с целью его частичного перевода в реакционноспособ-ную форму (в частности - нитратнуюЗ;'Разработаны технологические основы получения катализатора с учетом предложенной модели.
Установлены закономерности процесса растворения активированного' гидроксида алюминия в азотной кислоте. Показано, что при высоких-температурах'процесс тормозится диффузией азотной кислоты через слой продуктов реакции к поверхности тидроксида алюминия, а при низких температурах гидролизом полученного азотнокислого алюминия.
Найдены условия повышения реакционной способности алюминийсодержащего сырья, Определены технологические особенности процесса растворения гидроксида алюминия в азотной кислоте. Показана в лабораторных условиях возможность получения кристаллогидрата азотнокислого алюминия по данной : . технологии.
Впервые, применительно к оксидным катализаторам окисления аммиака показано влияние предистории компонентов . и условий приготовления на формирование пористой структуры катализатора. Дано обоснование условий приготовления, обеспечивающих оптимальную структуру с точки зрения селектив-
ности катализатора по выходу N0.
Высказано предположение, подтвержденное лабораторными исследованиями, о физической природе процесса влагопо-глощения таблетками катализатора вследствие образования бе~-.:.-мита А10СОН) в процессе терморазяожения.
Определено влияние этого процесса на физико-механические свойства катализатора.
Практическая ценность, -'
Разработана и апробирована в промышленном масштабе технология производства катализатора НК-2У из сырья, не являющегося реактивным, разработан технологический регламент применительно к производству на Днепродзержинском ПО "Азот" и выданы технические условия на катализатор.
На Днепродзержинском ПО "Азот" освоено производство катализатора НК-2У по предложенным технологиям, получен катализатор, соответствувидай требованиям ТУ, а по ряду показателей превосходящий катализатор КН-2Т С в частности, по механическим характеристикам).
Промышленной эксплуатацией двухступенчатой' системы окисления аммиака показана работоспособность в качестве второй ступени разработанного катализатора с показателями, свойственными данным системам.
Исследованы причины изменения физико-механических свойств разработанных катализаторов при хранении и эксплуатации, разработаны мероприятия, способствующие их устранение.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на:
1) XXVII и XXVIII конференциях молодых ученых и спе-
циалистов ГИАП и его филиалов, 1988 и 1989 г.г. С Гродно);
2) VI всесоюзном семинаре по вопросам совершенствования агрегатов производства азотной кислоты, 1988 г. (Харьков).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на /«JO страницах, из них -/2 7 страниц машинописного текста, S9 таблиц , 26 рисункое и б приложений. Состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов. Список литературы включает /33 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.
