Введение к работе
Актуальность проблемы. Дальнейший рост крупнотоннажного производства серной кислоты, одного из наиболее применяемых веществ в народном хозяйстве, требует увеличения выпуска ванадиевых катализаторов, сырьевая база которых ограничена из-за дефицита і дорогостоящего ванадия.
Активность сернокислотного ванадиевого катализатора особенно в 1-см и 1У-ом слоях контактного аппарата ДК/ДА (двойное контактирование/двойная абсорбция) заметно уменьшается во времени. Это приводит к сокращению продолжительности его работы и вместе с этим к заметным дополнительным расходам средств по выпуску катализатора. Поэтому выяснение причин дезактивации ванадиевых катализаторов пролзводства серной кислоты является актуальным и представляет большой теоретический и практический интерес в хи— лиш и технологии переработки серосодержащего минерального сырья на сернув кислоту.
Целті и задачи работы. Целью работы было раскрыть причины дезактивации сернокислотных ванадиевых катализаторов в процессе их промышленной эксплуатации для разработки рекомендаций по увеличению их срока службы. В связи с этим требовалось решить следующие задачи:
- разработать методики экспрессного рентгеноспектрального количественного определения компонентов ванадиевого катализатора, его носителя (диатомит, сшшкагель й др.) и технологической пыли;
изучить химический состав отработанного катализатора по глубине слоев контактного аппарата;
изучить химический и фазошй состав по глубина гранул ванадиевых катализаторов в процессе их промышленной эксплуатации;
исследовать взаимодействие технологической пшш с ванадиевым катализатором;
разработать рекомендации по увеличению срока службы ванадиевых катализаторов»
. Поставленные задачи решались в соответствии с координационным планом ЕИУШ по разработке высокоактивных катализаторов сернокислотного производства (Постановление Совета Министров СССР от 24 января 1987г.).
Натчнэя новизна работы. Впервые установлены причины дезактивации ванадиевого катализатора технологической пылью, как примесным компонентов контактного газа сернокислотного производства-, їссгнсвлано, что s условиях промышленной эксплуатации ка-'талйй&торз пыль проникает в поры его гранул на глубину до I ш, блокирует транспорт газа через них и образует с компонентами катализатора неактивные соли - Kz6a,(scyr, К Fe($Cu}z и ^3fc(i^)s Предложена рецептура получения ванадиевого высокотемпературного катализатора с іфупншч транспортными порами.
Полученная нелинейная проходящая через максимум зависимость сбдвржаяяя 'активного компонента для отработанного катализатора на силикахелеззом еооиїєдє (менее стойкий катализатор) от глубины 1-го и 2-го слоев контактного аппарата объяснена с позиций предложенной гипотезы, которая предусматривает образование в присутствии '.примеси водяных паров летучих кремневых кислот в низкотемпературной (430-480С), их дегидратацию и осавдение $, 02 в
высокотемпературной (500-600C) зонах контактного слоя.
Впервне метод рентгеноспектрального анализа использован для решения задач, возникающих при эксплуатация катализаторов
сорнокиаяотного производства.
Общепринятая схема разработка методик рентгеноспектрального анализа дополнена этапом прогнозирования вида расчетного уравнения по теоретическим пнтєнсевностям апачитнчаских левей.
Разработаны:
ускоренные и познтаенной точности методики рентгекоспек-трального определения всех компонентов ( К, у, S, $>>, <Ч С<г,Ре ) в природных носителях, отработанных ванадиевих катализаторах и в технологической пыли;
кэтодики рентгеноспектрального определения глубины проникновения технологической шита в гранулы отработанного ванадиевого катализатора (послойный анализ гранул катализатора).
Практическая значимость работы. Установленные причины дезактивации ванадиевых катализаторов обосковызаот необходимость постановки работы по организации на производстве серной кйсжотн топкой очистки обжигового газа от пнли с цельв увеличения едока слуиЗн катализатора. Предлагается также приманять в 1-ом контактном слоэ ванадиевый катализатор на дяатомитовом покатало„ который более стоек к воздействию контактного газа.
Разработанные методики ускоренного рентгеноспектрального определения компонентов анализируемых объектов позволяет повысить точность анализа и заметно (в три и более раз) сократить его продолжительность при определении:
еремпш, алшанил и s&neaa в диатоште (природной катэ-раана)„ используемом в качеоюе носителя ванадиевого катализатора;
калза» ванадия, серы, крешяя, железа и калвдзя в овехэм и отработанном ванадиевом катализаторе и технологической шдш;
Езанаодсйотаия технологической пыле с ванаджевны катализатором и еа распределения яа всех четырех слоях контактного' ая-дарата»
Разработенше ызтодш-л анализа переданы для аналитвчесжого кзигролй цройзводстза к. использования вакадаовых катализаторов Щ Козкрэсбаокое ' ПО "Шпудсореіня".
Ейярако установлена глубина процикновзния тастіщ т-зхнояо-гшгеокой ешк в норн катализатора.
-разработка к точностике характеристики уоаорзшщх ыотодей рзЕттеносасвдоальпого опредояощи /-(,1^, S, S/ fe.Ca, 'йв'& сзо-эи и отработанной ванадиевом катализаторе, и его дкоксидощібм-ііобоц посаївйо (диатомит, сшаїкагель и др.), в технодоппгзскои нала, а яшжо распрэдеконзо всех компонентов катализатора по глубине 1-го и 2-го слоев контактного аппарата.
&шаЙШШ_ЕаЙ2Ш« Результати работы докладывались Еа: отрайяезои совещанив "Иятожяфгкация сернокислотных производств на йазо твш. научных разработок"(г.Воскрееэкск, 1383г.); техническом созйііїеняі'і "Внедрение нових високоактивних катализаторов и осойепнсотн ех работы" (г.Гомель, 1983г.); ХШ, ХУ Всесоюзных, совещаниях но рентгеновской и электронной спектроскопии (г.Львоб, 1901г.; г.Ленкиград, 1988г.) и П-ом Всесоюзном совещании по рентгеноспектральному анализу (г.Иркутск, 1989г.).
Публикации,. Реззгльтаты работы представлены в 12 статьях и авторском свидетельстве.
Структура и обт>зм работы. Диссертация состоит из введения,
5 глав, списка лмературы, включающего 172 наименования. Работа
изложена на 195 листах машинописного текста, включащего 50 ри
сунков и 24 таблицы.
