RU2186724C1 - Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia - Google Patents
Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186724C1 RU2186724C1 RU2001126070A RU2001126070A RU2186724C1 RU 2186724 C1 RU2186724 C1 RU 2186724C1 RU 2001126070 A RU2001126070 A RU 2001126070A RU 2001126070 A RU2001126070 A RU 2001126070A RU 2186724 C1 RU2186724 C1 RU 2186724C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platinum
- catalyst
- ammonia
- honeycomb structure
- conversion
- Prior art date
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 143
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 2
- XUKUURHRXDUEBC-KAYWLYCHSA-N Atorvastatin Chemical compound C=1C=CC=CC=1C1=C(C=2C=CC(F)=CC=2)N(CC[C@@H](O)C[C@@H](O)CC(O)=O)C(C(C)C)=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 XUKUURHRXDUEBC-KAYWLYCHSA-N 0.000 claims 1
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical class N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 4-[7-hydroxy-2-[5-[5-[6-hydroxy-6-(hydroxymethyl)-3,5-dimethyloxan-2-yl]-3-methyloxolan-2-yl]-5-methyloxolan-2-yl]-2,8-dimethyl-1,10-dioxaspiro[4.5]decan-9-yl]-2-methyl-3-propanoyloxypentanoic acid Chemical compound C1C(O)C(C)C(C(C)C(OC(=O)CC)C(C)C(O)=O)OC11OC(C)(C2OC(C)(CC2)C2C(CC(O2)C2C(CC(C)C(O)(CO)O2)C)C)CC1 ZNBNBTIDJSKEAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000378 hydroxylammonium sulfate Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 27
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способам конверсии аммиака на двухступенчатых каталитических системах и может быть использовано преимущественно в производствах азотной и синильной кислот, а также гидроксиламинсульфата. The present invention relates to methods for the conversion of ammonia on two-stage catalytic systems and can be used mainly in the production of nitric and hydrocyanic acids, as well as hydroxylamine sulfate.
При производстве азотной кислоты в процессе окисления аммиака с использованием платиновых катализаторов при высокой температуре происходит унос платиноидов в результате окисления нити сетчатого катализатора до оксидов и последующего испарения этих оксидов. Все описанные в литературе способы улавливания платины можно разделить на две большие группы: механическое улавливание и химическое улавливание. In the production of nitric acid during the oxidation of ammonia using platinum catalysts at high temperature, platinoids are carried away as a result of the oxidation of the wire catalyst catalyst to oxides and the subsequent evaporation of these oxides. All methods of platinum capture described in the literature can be divided into two large groups: mechanical capture and chemical capture.
Однако ни улавливание платины механическими фильтрами различной конструкции, ни поглощение улавливающими оксидными массами не получили распространение в силу ряда недостатков (Караваев М. М. и др. Каталитическое окисление аммиака. - М.: Химия, 1983). However, neither the capture of platinum by mechanical filters of various designs, nor the absorption of trapping oxide masses were widespread due to a number of drawbacks (Karavaev M.M. et al. Catalytic oxidation of ammonia. - M .: Chemistry, 1983).
Только в последнее время начато производство улавливающих платину сеток на основе палладия и предложен способ эксплуатации контактного аппарата (патент РФ 2154020, МПК С 01 В 21/26, 2000). Only recently has the production of platinum trapping nets based on palladium been started and a method for operating the contact apparatus been proposed (RF patent 2154020, IPC C 01 B 21/26, 2000).
Главным недостатком данного способа улавливания платины является использование в сетках-уловителях дорогостоящего палладия и высокую трудоемкость выделения платины из уловителя. The main disadvantage of this method for collecting platinum is the use of expensive palladium in the catcher grids and the high complexity of separating platinum from the trap.
Известно использование слоя регулярной сотовой структуры, сформированной сотовым блочным катализатором (патент РФ 2100068, МПК B 01 J 23/78, 1997). Этот слой, расположенный непосредственно после слоя платиноидных сеток, позволяет снизить вложения платиноидов за счет уменьшения количества сеток в первой ступени. It is known to use a layer of a regular honeycomb structure formed by a honeycomb block catalyst (RF patent 2100068, IPC B 01 J 23/78, 1997). This layer, located immediately after the layer of platinoid nets, allows you to reduce the embedding of platinoids by reducing the number of nets in the first stage.
Недостатком способа является то, что в нем не решена проблема уменьшения потерь платиноидов за счет их уноса. The disadvantage of this method is that it does not solve the problem of reducing losses of platinoids due to their entrainment.
Известен каталитический элемент для конверсии аммиака (патент РФ 2024294, МПК B 01 J 23/42, 1994) в виде пакета проволочных платинородиевых сеток с частичным или полным разделением сеток газопроницаемыми термостойкими и инертными к процессу конверсии прокладками при последовательном чередовании прокладок и сеток. Для уменьшения потерь платиноидов прокладки выполнены из материала на основе оксидов алюминия и/или кремния и каждая прокладка имеет толщину, в 4-100 раз превышающую диаметр проволоки сетки. Уменьшение платиноидов обеспечивается за счет оптимизации способа проведения конверсии аммиака. Known catalytic element for the conversion of ammonia (RF patent 2024294, IPC B 01 J 23/42, 1994) in the form of a packet of platinum-rhodium wire networks with partial or complete separation of the networks by gas-permeable heat-resistant and inert to the conversion process gaskets during sequential alternation of gaskets and nets. To reduce platinoid losses, the gaskets are made of a material based on aluminum and / or silicon oxides and each gasket has a thickness 4-100 times the diameter of the wire mesh. The reduction of platinoids is ensured by optimizing the method of carrying out the conversion of ammonia.
Недостатком каталитического элемента является также достаточно высокое количество безвозвратных потерь платины. The disadvantage of the catalytic element is also a fairly high amount of irretrievable losses of platinum.
Наиболее близким техническим решением является способ конверсии аммиака (патент РФ 2119889, МПК С 01 В 21/26, 1998) путем пропускания газовой смеси, включающей аммиак и кислородсодержащий газ, сквозь двухступенчатую каталитическую систему, в которой первой ступенью по ходу газовой смеси является слой платиноидных сеток, а второй ступенью - слой оксидного неплатиноидного катализатора, имеющий сотовую структуру. На первой ступени после платиноидных сеток устанавливают улавливающую сетку из сплава, мас.%: палладий - 95, никель - 5. The closest technical solution is the ammonia conversion method (RF patent 2119889, IPC C 01 B 21/26, 1998) by passing a gas mixture comprising ammonia and an oxygen-containing gas through a two-stage catalytic system in which the platinum layer is the first step along the gas mixture nets, and the second step is a layer of oxide non-platinoid catalyst having a honeycomb structure. At the first stage, after a platinum mesh, a trapping mesh of alloy is installed, wt.%: Palladium - 95, nickel - 5.
Основной недостаток - использование для улавливания платины дорогого металла палладия и сложная технология выделения платины из улавливающей сетки. The main disadvantage is the use of expensive palladium metal for trapping platinum and the complex technology of separating platinum from the capture grid.
Задачей изобретения является разработка каталитического элемента для конверсии аммиака и способа каталитической конверсии аммиака, которые
- приводят к сокращению вложений платиноидов за счет уменьшения количества платиновых сеток;
- увеличивают срок службы платинового катализатора с одновременным улавливанием платины и последующим возвращением ее в производственный процесс;
- снижают безвозвратные потери платины.The objective of the invention is to develop a catalytic element for the conversion of ammonia and a method for the catalytic conversion of ammonia, which
- lead to a reduction in the investment of platinoids by reducing the number of platinum nets;
- increase the service life of the platinum catalyst with the simultaneous capture of platinum and its subsequent return to the production process;
- reduce the irretrievable loss of platinum.
Поставленная задача решается с помощью каталитического элемента для конверсии аммиака, включающего ступень из слоев платиноидных сеток и ступень из катализатора регулярной сотовой структуры и содержащего дополнительно третью ступень - слой термостабильного керамического носителя-улавливателя платины регулярной сотовой структуры. The problem is solved with the help of a catalytic element for the conversion of ammonia, including a step from layers of platinum mesh and a step from a catalyst of regular honeycomb structure and additionally containing a third step - a layer of thermostable ceramic carrier-platinum of regular honeycomb structure.
Ступень, включающую катализатор регулярной сотовой структуры, располагают перед ступенью из слоев платиноидных сеток или после нее. A step including a catalyst of a regular honeycomb structure is placed in front of the step from or after layers of platinum networks.
Катализатор регулярной сотовой структуры и носитель - улавливатель платины содержат от 0 до 0,7 маc.% платины, а носитель третьей ступени - улавливатель платины имеет структуру, аналогичную носителю катализатора регулярной сотовой структуры. The regular honeycomb catalyst and the platinum trap carrier contain from 0 to 0.7 wt.% Platinum, and the third stage carrier, the platinum trap, has a structure similar to that of the regular honeycomb catalyst.
Поставленная задача решается также с помощью способа каталитической конверсии аммиака, который включает пропускание реакционной газовой смеси, содержащей аммиак и кислородсодержащий газ, через двухступенчатую каталитическую систему, включающую ступень из слоев платиноидных сеток, ступень из катализатора регулярной сотовой структуры и улавливатель платины, в качестве которого устанавливают дополнительную третью ступень из керамического термостабильного носителя, имеющего регулярную сотовую структуру, который периодически меняют местами с катализатором регулярной сотовой структуры. The problem is also solved by the method of catalytic conversion of ammonia, which involves passing a reaction gas mixture containing ammonia and an oxygen-containing gas through a two-stage catalytic system comprising a step from layers of platinum networks, a step from a catalyst of a regular honeycomb structure and a platinum trap, which is set as an additional third step from a ceramic thermostable carrier having a regular honeycomb structure, which is periodically changed in places with a regular cellular structure catalyst.
Ступень из катализатора регулярной сотовой структуры располагают перед ступенью из слоев платиноидных сеток или после нее. The catalyst step of the regular honeycomb structure is positioned before or after the platinoid network layers.
Носитель третьей ступени - улавливатель платины имеет структуру, аналогичную носителю катализатора регулярной сотовой структуры. The third stage carrier, a platinum trap, has a structure similar to a regular honeycomb catalyst carrier.
Температура в зоне третьей ступени носителя - улавливателя платины составляет предпочтительно менее 850oС, а его массовое количество больше массового количества катализатора регулярной сотовой структуры на 10-50 маc.%.The temperature in the zone of the third stage of the platinum trap carrier is preferably less than 850 ° C. , and its mass amount is 10-50 wt.% Higher than the mass amount of the catalyst of the regular honeycomb structure.
Катализатор регулярной сотовой структуры и термостабильный керамический носитель - улавливатель платины содержат от 0 до 0,7 маc.% платины. The regular honeycomb catalyst and thermostable ceramic carrier - platinum trap contain from 0 to 0.7 wt.% Platinum.
Носитель - улавливатель платины с содержанием платины 0,2 маc.% и более используют как катализатор второй ступени того же процесса. The carrier - platinum trap with a platinum content of 0.2 wt.% Or more is used as a catalyst for the second stage of the same process.
В предлагаемом нами способе конверсии аммиака предлагается использовать в качестве улавливателя платины дополнительный слой термостабильного керамического носителя, имеющего регулярную сотовую структуру и типоразмер, предпочтительно аналогичный используемому в способе блочному катализатору с регулярной сотовой структурой. Количество носителя - улавливателя платины предпочтительно брать в большем объеме, чем количество катализатора регулярной сотовой структуры, что способствует уменьшению потерь платины. Температура в зоне третьей ступени носителя - улавливателя платины предпочтительно должна быть меньше 850oС, что способствует лучшей сорбции платины.In our ammonia conversion method, it is proposed to use an additional layer of a thermostable ceramic carrier having a regular honeycomb structure and size, preferably similar to the block catalyst with a regular honeycomb structure, used as a platinum trap. The amount of platinum trap carrier is preferably taken in a larger volume than the amount of catalyst of a regular honeycomb structure, which helps to reduce platinum losses. The temperature in the zone of the third stage of the carrier - platinum trap should preferably be less than 850 o With, which contributes to better sorption of platinum.
В процессе улавливания платины ступень носителя - улавливателя платиноидов начинает играть роль как катализатора, так и сорбента платиноидов. При накоплении платины в носителе - улавливателе его меняют местами со ступенью из катализатора регулярной сотовой структуры, и роль носителя - улавливателя платины осуществляет уже катализатор регулярной сотовой структуры. Катализатор регулярной сотовой структуры может быть расположен перед или после слоя платиноидных сеток. В качестве катализаторов регулярной сотовой структуры могут быть использованы любые известные и используемые катализаторы. In the process of platinum trapping, the stage of the carrier - platinoid trap begins to play the role of both a catalyst and a sorbent of platinoids. When platinum is accumulated in the carrier, it is interchanged with a step from the catalyst of the regular honeycomb structure, and the catalyst of the regular honeycomb structure already plays the role of the carrier - trap of platinum. A regular honeycomb catalyst may be located before or after a layer of platinum networks. As catalysts for the regular honeycomb structure, any known and used catalysts can be used.
Предлагаемый способ каталитической конверсии аммиака осуществляли в условиях промышленного производства: для получения цианистого водорода в реакторе диаметром 1200 мм при температуре 1050-1100oС; в производстве азотной кислоты в реакторе УКЛ-7 диаметром 1500 мм при температуре 870-920oС. Исследование влияния химического состава и геометрических размеров блоков сотовой структуры на выход целевых продуктов проводили на пилотной установке в реакторе квадратного сечения 75х75 мм. В качестве платиноидного катализатора использовался пакет плетеных сеток плотностью 1024 ячейки/см2, диаметром проволоки 0,092 мм, изготовленных из сплава 5. Блоки катализатора и сорбента сотовой структуры представляли из себя параллелепипеды или шестигранные призмы высотой 25-40 мм. Сторона блока квадратного сечения 65-75 мм, толщина стенки 0,4-2,5 мм, сечение единичного канала - квадрат со стороной 2-8 мм. Шестигранные призмы имеют сторону 45-60 мм и цилиндрические каналы диаметром 4-8 мм.The proposed method for the catalytic conversion of ammonia was carried out under industrial production conditions: to obtain hydrogen cyanide in a reactor with a diameter of 1200 mm at a temperature of 1050-1100 o C; in the production of nitric acid in a UKL-7 reactor with a diameter of 1500 mm at a temperature of 870-920 o С. The influence of the chemical composition and geometric dimensions of the honeycomb structure blocks on the yield of the target products was studied in a pilot installation in a 75x75 mm square reactor. As a platinum catalyst, we used a package of woven grids with a density of 1024 cells / cm 2 and a wire diameter of 0.092 mm made of alloy 5. The blocks of the catalyst and sorbent of the honeycomb structure were parallelepipeds or hexagonal prisms 25-40 mm high. The block side of the square section is 65-75 mm, the wall thickness is 0.4-2.5 mm, the section of a single channel is a square with a side of 2-8 mm. Hexagonal prisms have a side of 45-60 mm and cylindrical channels with a diameter of 4-8 mm.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое решение. The following examples illustrate the proposed solution.
Пример 1. Example 1
В реактор синтеза цианистого водорода загружают слой блоков керамического сорбента сотовой структуры высотой 25 мм. Сторона блока 65 мм, толщина стенки 0,8 мм, сечение канала 4х4 мм, массовое количество на 10% больше количества блочного катализатора. На слой сорбента укладывают шесть платиноидных сеток, затем располагают слой блочного катализатора конверсии аммиака состава, маc.%: 2MgO•2Аl2Oз•5SiO2 - 80-85, промотор и связующие - остальное, высотой 25 мм того же типоразмера, что и сорбент. Исходная газовая смесь содержала 9-13% метана, 9-12% аммиака, 14-16% кислорода. Перепад давления на каталитической системе 5-15 мм водяного столба при линейной скорости газового потока 1,2-1,5 м/с и температуре эксплуатации 1000-1050oС. Содержание HCN на выходе из реактора 6,5-7,5%. Конверсия по аммиаку 60-65%. Потери платины в два раза ниже установленной нормы. Срок эксплуатации каталитической системы 2000 ч. Керамический сорбент-улавливатель содержит 0,7 маc.% платины. Затем меняют местами сорбент и блочный катализатор конверсии аммиака. Показатели практически не изменились. Срок эксплуатации каталитической системы 2000 ч.A layer of ceramic honeycomb sorbent blocks with a height of 25 mm is loaded into a hydrogen cyanide synthesis reactor. The block side is 65 mm, the wall thickness is 0.8 mm, the channel cross section is 4x4 mm, the mass amount is 10% more than the amount of block catalyst. On the sorbent layer is placed platinoid six nets, then a layer of block ammonia conversion catalyst composition, wt%:. 2MgO • 2AL of O 2 • 5SiO 2 - 80-85, the promoter and binding - the rest, a height of 25 mm of the same size as the sorbent. The initial gas mixture contained 9-13% methane, 9-12% ammonia, 14-16% oxygen. The pressure drop across the catalytic system of 5-15 mm water column at a linear gas flow velocity of 1.2-1.5 m / s and operating temperature of 1000-1050 o C. The content of HCN at the outlet of the reactor is 6.5-7.5%. Ammonia conversion 60-65%. Losses of platinum are two times lower than the established norm. The service life of the catalytic system is 2000 hours. Ceramic sorbent trap contains 0.7 wt.% Platinum. Then the sorbent and the block ammonia conversion catalyst are interchanged. The indicators have not changed. The life of the catalytic system is 2000 hours.
Пример 2. Example 2
В реактор синтеза цианистого водорода загружают слой блоков керамического сорбента сотовой структуры высотой 25 мм. Сторона блока 65 мм, толщина стенки 0,8 мм, сечение канала 4x4 мм, массовое количество сорбента на 50% больше количества блочного катализатора. Далее на слой сорбента укладывают разделительную сетку из жаростойкой стали, на которой размещают слой блочного катализатора конверсии аммиака состава, маc.%: 2MgO•2Аl2О3• 5SiO2 - 80-85, промотор и связующие - остальное, высотой 25 мм и того же типоразмера, что и сорбент, и четыре платиноидных сетки из сплава 5. В условиях эксплуатации, аналогичных примеру 1, содержание HCN на выходе из реактора сохраняется на уровне не менее 6,5% в течение 2000 ч непрерывной эксплуатации реактора. Сорбент содержит 0,2% маc. платины. Затем меняют местами сорбент и блочный катализатор. Срок эксплуатации каталитической системы 2000 ч. Показатели не изменились.A layer of ceramic honeycomb sorbent blocks with a height of 25 mm is loaded into a hydrogen cyanide synthesis reactor. The block side is 65 mm, the wall thickness is 0.8 mm, the channel cross section is 4x4 mm, the mass amount of the sorbent is 50% more than the amount of the block catalyst. Next, a separating grid of heat-resistant steel is laid on a sorbent layer, on which a layer of a block catalyst for the conversion of ammonia composition is placed, wt.%: 2MgO • 2Al 2 O 3 • 5SiO 2 - 80-85, the promoter and binders - the rest, 25 mm high, and the same size as the sorbent, and four platinum mesh of alloy 5. Under operating conditions similar to example 1, the HCN content at the outlet of the reactor remains at least 6.5% for 2000 hours of continuous operation of the reactor. Sorbent contains 0.2% wt. platinum. Then the sorbent and block catalyst are interchanged. The life of the catalytic system is 2000 hours. The performance has not changed.
Пример 3. Example 3
В реактор синтеза цианистого водорода загружают слой шестигранных блоков керамического сорбента сотовой структуры высотой 25 мм. Сторона блока 50 мм, толщина стенки между цилиндрическими каналами 2,0 мм, диаметр канала 5 мм, его массовое количество на 20% больше количества блочного катализатора. На слой сорбента укладывают две платиноидных сетки и поверх сеток слой блочного катализатора сотовой структуры состава, маc.%: 2MgO•2Аl2О3•5SiO2 - 80-85, промотор и связующие - остальное, одного и того же типоразмера, что и сорбент. Перепад давления на каталитической системе 20-25 мм водяного столба при линейной скорости газового потока 1,2 м/с и температуре эксплуатации 1000-1050oС. Содержание HCN на выходе из реактора 6,5-7,5% при конверсии по аммиаку 60-65%. Срок эксплуатации каталитической системы 2000 ч без увеличения норм безвозвратных потерь платиноидов. По истечении данного времени платиноидные сетки заменяют, а катализатор и сорбент с содержанием платины 0,7 маc. % меняют местами. Срок эксплуатации каталитической системы 2000 ч. Показатели практически не изменились.A layer of hexagonal blocks of a ceramic sorbent of a honeycomb structure with a height of 25 mm is loaded into a hydrogen cyanide synthesis reactor. The side of the block is 50 mm, the wall thickness between the cylindrical channels is 2.0 mm, the diameter of the channel is 5 mm, its mass amount is 20% more than the amount of block catalyst. Two platinoid nets are placed on the sorbent layer and on top of the nets a layer of block catalyst of the honeycomb structure, wt.%: 2MgO • 2Al 2 O 3 • 5SiO 2 - 80-85, the promoter and binders - the rest, of the same size as the sorbent . The pressure drop across the catalytic system of 20-25 mm water column with a linear gas flow velocity of 1.2 m / s and operating temperature of 1000-1050 o C. The content of HCN at the outlet of the reactor 6.5-7.5% during the conversion of ammonia 60 -65%. The life of the catalytic system is 2000 hours without an increase in the rate of irretrievable losses of platinoids. After this time, the platinum chains are replaced, and the catalyst and sorbent with a platinum content of 0.7 wt. % swap. The life of the catalytic system is 2000 hours. The performance has not changed.
Пример 4. Example 4
В контактный аппарат УКЛ-7 на колосники укладывают слой шестигранных блоков керамического сорбента сотовой структуры высотой 40 мм. Сторона блока 60 мм, толщина стенки между цилиндрическими каналами 2,0 мм, диаметр канала 4 мм. Поверх сорбента располагают шесть платиноидных сеток, распределительную сетку из жаростойкой стали, на которую укладывают слой термостабильного катализатора сотовой структуры состава, маc.%: 2MgO•2Аl2О3•5SiO2 - 80-85, промотор и связующие - остальное. Высота слоя 40 мм, сторона блока 60 мм, толщина стенки между цилиндрическими каналами 2,0 мм, диаметр канала 4 мм. Перепад давления на каталитической системе 60-65 мм водяного столба при линейной скорости газового потока 7 м/с и температуре эксплуатации 900-910oС. Конверсия аммиака в NO составила 93,8%. Срок эксплуатации каталитической системы не менее 4000 ч с сохранением в норме безвозвратных потерь платиноидов. По истечении данного времени платиноидные сетки заменяют, а катализатор и сорбент с содержанием платины 0,4 маc.% меняют местами. После 4000 ч работы сохраняются в норме безвозвратные потери платины.In the contact apparatus UKL-7, a layer of hexagonal blocks of a ceramic sorbent of a honeycomb structure with a height of 40 mm is laid on the grid-irons. Block side 60 mm, wall thickness between cylindrical channels 2.0 mm, channel diameter 4 mm. Six platinum-shaped grids are placed on top of the sorbent, a heat-resistant steel distribution grid, on which a layer of thermostable catalyst of honeycomb structure is laid, wt.%: 2MgO • 2Al 2 O 3 • 5SiO 2 - 80-85, the promoter and binders - the rest. Layer height 40 mm, block side 60 mm, wall thickness between cylindrical channels 2.0 mm, channel diameter 4 mm. The pressure drop across the catalytic system of 60-65 mm water column at a linear gas flow velocity of 7 m / s and an operating temperature of 900-910 o C. The conversion of ammonia to NO was 93.8%. The service life of the catalytic system is not less than 4000 hours with maintaining the normal irretrievable losses of platinoids. After this time, the platinum networks are replaced, and the catalyst and sorbent with a platinum content of 0.4 wt.% Are interchanged. After 4000 hours of work, the irretrievable loss of platinum is normal.
Пример 5. Example 5
В контактный аппарат УКЛ-7 на колосники укладывают слой блоков сорбента сотовой структуры, имеющих квадратное сечение высотой 25 мм. Сторона блока 70 мм, толщина стенки 2,0 мм, размер канала 4x4 мм. Поверх сорбента располагают распределительную сетку из жаростойкой стали, слой блочного катализатора селективного окисления аммиака до NO состава, маc.%: Fe2O - 80-85, Сг2O3 - 3-15, промотор и связующие - остальное, имеющего квадратное сечение и размеры, аналогичные сорбенту, вновь распределительную сетку из жаростойкой стали, а поверх - пакет из восьми платиноидных сеток. Перепад давления газового потока аммиачно-воздушной смеси (АВС) на каталитической системе 50-55 мм водяного столба при линейной скорости газового потока 7 м/с и температуре эксплуатации 900-910oС. Концентрация аммиака в АВС 11,5%. Конверсия аммиака в NO составила 93,5%. Срок эксплуатации каталитической системы не менее 4000 ч с сохранением в норме безвозвратных потерь платиноидов. По истечении данного времени платиноидные сетки и сорбент заменяют на новые, отработанный катализатор отправляют на утилизацию, а сорбент с содержанием платины 0,2% маc. используют как катализатор второй ступени окисления аммиака до NO в контактных аппаратах среднего и высокого давления производств азотной кислоты.In the contact apparatus UKL-7, a layer of honeycomb sorbent blocks having a square section 25 mm high is laid on the grid-irons. Block side 70 mm, wall thickness 2.0 mm, channel size 4x4 mm. On top of the sorbent is a distribution grid of heat-resistant steel, a layer of a block catalyst for the selective oxidation of ammonia to NO composition, wt.%: Fe 2 O - 80-85, Cr 2 O 3 - 3-15, the promoter and binders - the rest, having a square cross section and dimensions similar to the sorbent, again a distribution grid of heat-resistant steel, and on top of a packet of eight platinoid grids. The pressure drop of the gas flow of ammonia-air mixture (ABC) on the catalytic system of 50-55 mm of water column with a linear velocity of the gas flow of 7 m / s and operating temperature of 900-910 o C. The concentration of ammonia in ABC is 11.5%. The conversion of ammonia to NO was 93.5%. The service life of the catalytic system is not less than 4000 hours with maintaining the normal irretrievable losses of platinoids. After this time, the platinum networks and the sorbent are replaced with new ones, the spent catalyst is sent for disposal, and the sorbent with a platinum content of 0.2% by weight. used as a catalyst for the second stage of the oxidation of ammonia to NO in medium and high pressure contact devices for nitric acid production.
Таким образом, предлагаемый способ конверсии аммиака в производствах азотной и синильной кислот позволят на 15-20% увеличить время безостановочной эксплуатации контактных аппаратов с сохранением среднегодовых показателей по производительности, на 25-30% снизить вложения платиноидов и на 5-50% безвозвратные потери. Следует отметить, что по мере улавливания платины из сорбента в ходе эксплуатации контактного аппарата сразу получается катализатор того же процесса, причем в двукратном количестве. Во всех ранее предложенных методах платину необходимо извлекать из фильтра, сорбента или платино-палладиевого сплава, что, в свою очередь, является технологически сложной задачей и по своим затратным показателям соизмеримо с получением платины из традиционных источников. Thus, the proposed method for the conversion of ammonia in the production of nitric and hydrocyanic acids will allow a 15-20% increase in the time of non-stop operation of contact devices while maintaining average annual performance indicators, a 25-30% reduction in platinum investments and a 5-50% irretrievable loss. It should be noted that, as platinum is captured from the sorbent during operation of the contact apparatus, a catalyst of the same process immediately turns out, moreover, in a double amount. In all previously proposed methods, platinum must be removed from the filter, sorbent or platinum-palladium alloy, which, in turn, is a technologically challenging task and in terms of cost is comparable to the production of platinum from traditional sources.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001126070A RU2186724C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001126070A RU2186724C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2186724C1 true RU2186724C1 (en) | 2002-08-10 |
Family
ID=20253329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001126070A RU2186724C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2186724C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2223217C1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-02-10 | Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева | Ammonia conversion process |
| RU2234977C1 (en) * | 2003-10-13 | 2004-08-27 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Catalyst and ammonia conversion process |
| RU2276098C1 (en) * | 2004-09-16 | 2006-05-10 | Институт Катализа Имени Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Ammonia conversion process |
| RU2362624C1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-07-27 | Александр Геннадьевич Тарарыкин | Catalytic element |
| US8178068B2 (en) | 2003-04-29 | 2012-05-15 | Johnson Matthey Plc | Catalyst charge design |
| WO2012134317A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | Tararykin Alexandr Gennadievich | Catalytic element |
| RU2499766C1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКЕМ" | Method for catalytic oxidation of ammonia |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3660024A (en) * | 1970-09-11 | 1972-05-02 | Engelhard Min & Chem | Process for ammonia oxidation |
| US3947554A (en) * | 1970-02-09 | 1976-03-30 | Societe Chimique De La Grande Paroisse Et Produits Chemiques | Catalytic oxidation of ammonia |
| US5266293A (en) * | 1988-10-12 | 1993-11-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Metal fabrics |
| RU2024294C1 (en) * | 1990-02-22 | 1994-12-15 | Барелко Виктор Владимирович | Catalytic member of ammonium conversion |
| RU2119889C1 (en) * | 1997-11-14 | 1998-10-10 | Чернышев Валерий Иванович | Ammonia conversion method |
| RU2145935C1 (en) * | 1999-08-11 | 2000-02-27 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Method of ammonia conversion |
| RU2155097C1 (en) * | 2000-01-14 | 2000-08-27 | Хальзов Павел Иванович | Catalytic element for ammonia conversion |
-
2001
- 2001-09-24 RU RU2001126070A patent/RU2186724C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3947554A (en) * | 1970-02-09 | 1976-03-30 | Societe Chimique De La Grande Paroisse Et Produits Chemiques | Catalytic oxidation of ammonia |
| US3660024A (en) * | 1970-09-11 | 1972-05-02 | Engelhard Min & Chem | Process for ammonia oxidation |
| US5266293A (en) * | 1988-10-12 | 1993-11-30 | Johnson Matthey Public Limited Company | Metal fabrics |
| RU2024294C1 (en) * | 1990-02-22 | 1994-12-15 | Барелко Виктор Владимирович | Catalytic member of ammonium conversion |
| RU2119889C1 (en) * | 1997-11-14 | 1998-10-10 | Чернышев Валерий Иванович | Ammonia conversion method |
| RU2145935C1 (en) * | 1999-08-11 | 2000-02-27 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Method of ammonia conversion |
| RU2155097C1 (en) * | 2000-01-14 | 2000-08-27 | Хальзов Павел Иванович | Catalytic element for ammonia conversion |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2223217C1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-02-10 | Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева | Ammonia conversion process |
| US8178068B2 (en) | 2003-04-29 | 2012-05-15 | Johnson Matthey Plc | Catalyst charge design |
| RU2234977C1 (en) * | 2003-10-13 | 2004-08-27 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Catalyst and ammonia conversion process |
| RU2276098C1 (en) * | 2004-09-16 | 2006-05-10 | Институт Катализа Имени Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Ammonia conversion process |
| RU2362624C1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-07-27 | Александр Геннадьевич Тарарыкин | Catalytic element |
| WO2012134317A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | Tararykin Alexandr Gennadievich | Catalytic element |
| RU2499766C1 (en) * | 2012-05-31 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОКЕМ" | Method for catalytic oxidation of ammonia |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5080882A (en) | Methods of ozone decomposition and catalyst structures used therein | |
| US20090011927A1 (en) | Selective catalytic reduction on n2o | |
| JP5013633B2 (en) | Nitrous oxide purification method | |
| KR100509960B1 (en) | Method and device for the reduction of nitrogen protoxide | |
| RU2186724C1 (en) | Catalytic element for conversion of ammonia and method of catalytic conversion of ammonia | |
| RU2013142913A (en) | METHOD FOR REMOVING N2O AND NOx IN THE PROCESS OF PRODUCING NITRIC ACID AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THIS METHOD | |
| US3969481A (en) | Process for generating ultra high purity H2 or O2 | |
| US2226113A (en) | Method for reacting gas mixtures by means of precious metal catalysts | |
| RU2145935C1 (en) | Method of ammonia conversion | |
| US2648393A (en) | Process for the recovery of platinum | |
| JP2004524258A (en) | Ammonia oxidation method | |
| US20050202966A1 (en) | Catalyst for the decomposition of N2O in the Ostwald process | |
| US3954449A (en) | Process for the recovery of noble metals | |
| RU2024294C1 (en) | Catalytic member of ammonium conversion | |
| Sundaresan et al. | Adsorption of nitrogen oxides from waste gas | |
| RU2145936C1 (en) | Method of ammonia conversion | |
| RU2227065C1 (en) | Method of conducting of catalytic process and a system for its realization | |
| RU2209117C1 (en) | Catalytic element of regular cellular structure for heterogeneous high- temperature reactions | |
| RU2499766C1 (en) | Method for catalytic oxidation of ammonia | |
| RU2318596C1 (en) | Catalytic element for heterogeneous high-temperature reactions | |
| RU2119381C1 (en) | Device for trapping platinoids in catalytic oxidation of ammonia | |
| RU2362624C1 (en) | Catalytic element | |
| RU2184699C1 (en) | Method of ammonia conversion | |
| EP0055535A1 (en) | Fluid purification | |
| KR102642960B1 (en) | Apparatus of producing hydrogen from ammonia and method of producing hydrogen using the same |