CS266105B1 - Sposob výroby oxidu dusnatého - Google Patents

Abstract

Předmětem řešení je způsob výroby oxidu dusnatého oxidací amoniaku vzduchem při tlaku 0,07 až 1,6 MPa s použitím nového typu katalyzátoru tvořeného aktivní vrstvou oxidů kobaltu nanesenou na kovovém nosiči, který zcela nebo zčásti nahrazuje dosud užívaný platinorhodiový katalyzátor.

Description

Vynález se týká katalytické oxidace amoniaku na oxid dusnatý při atmosférickém i zvýšeném tlaku vzduchem při obsahu amoniaku 7 až 12 % objemových ve směsi. Vysoké účinnosti konverze amoniaku na oxid dusnatý se dosahuje použitím katalyzátoru, který neobsahuje platinu a jehož aktivní složka je nanesena na kovovém nosiči s xněrným geometrickým povrchem přesahu2 3 jícícm 2 500 m /m . Tento katalyzátor.může být použit bud samostatně, nebo v kombinaci s platinorhodiovými síty.

Dosud se při katalytické oxidaci amoniaku na oxid dusnatý používají jako katalyzátory kovová síta ze slitiny platiny a rhodia, nebo v menší míře kombinace sníženého množství platinorhodiových sít a vrstvy sypaného granulovaného katalyzátoru na bázi oxidů kovů, např. podle AO 249 211 a AO 244 315. Uvedená katalytická oxidace se provádí při tlaku v konvertoru přibližně 0,1 MPa - atmosférická oxidace, 0,4 MPa - středotlaká oxidace, nebo 0,7 až 1,0 MPa - vysokotlaká oxidace. Zvyšování tlaku spolu se zvyšováním teploty napomáhá dosažení dobré účinnosti konverze, současně se však zvyšují nevratné ztráty platinorhodiového katalyzátoru. Ve výrobnách využívajících katalytickou oxidaci amoniaku k výrobě kyseliny dusičné činí ztráty platiny při tlaku 0,4 MPa přibližně 100 až 140 mg Pt na 1 000 kg 100 % HNO^, při tlaku 1,0 MPa dosahují ztráty až 380 mg Pt na 1 000 kg HNO^.

Dosud známé a využívané způsoby snižování měrné spotřeby drahých kovů při katalytické oxidaci amoniaku jsou založeny bud na zachycování únosu Pt-Rh na dalších sítech, nejčastěji vyrobených z palládia a jeho slitin, nebo na nahrazení části platinorhodiových sít sypaným granulovaným katalyzátorem na bázi oxidů kovů, případně kombinací těchto způsobů. Nevýhodou uvedeného postupu je skutečnost, že instalace zachycovacích palládiových sít je investičně náročná a nesnižuje potřebu poměrně velké násady platinorhodiových sít, zejména při oxidaci prováděné za vyššího tlaku. Zpracování zachyceného únosu platiny je vázané na speciální zařízení a technologii v ČSSR nepoužívanou. Použití sníženého množství platinorhodiových sít a sypané vrstvy granulovaného neplatinového katalyzátoru přináší nevýhody ve vysokém mechanickém zatěžování vestavby konvertoru, které je vyvoláno vysokou hmotností vrstvy granulovaného katalyzátoru. V důsledku namáhání při provozních teplotách dochází k deformacím vestavby a následnému poklesu účinnosti katalytického systému. Při obou uvedených způsobech nejsou ztráty platiny odstraněny úplně, nýbrž jsou pouze sníženy. Při tlaku 0,4 MPa a nahrazení 60 % platinorhodiových sít granulovaným neplatinovým katalyzátorem činí ztráty platiny 90 až 110 mg na 1 000 kg vyrobené 100 % kyseliny dusičné. Uvedené nevýhody nelze odstranit ani kombinací obou způsobů.

Uváděné nevýhody řeší významným spůsobem popisovaný vynález, kterého podstatou je výroba oxidu dusnatého katalytickou oxidací čerstvé, nebo částečně zreagované směsi amoniaku se vzduchem a podle kterého lze dosáhnout účinnost konverze amoniaku na oxid dusnatý až 97,5 % objemových v provozním konvertoru s použitím katalyzátoru, který má aktivní složku bez drahých kovů nanesenou na kovovém nosiči s měrným geometrickým povrchem přesahujícím 2 3

500 m /m . Katalyzátor může být použit bud samostatně, nebo v kombinaci se sníženým množstvím platinorhodiových sít.

Výhody způsobu oxidace amoniaku podle vynálezu jsou v podstatném snížení nákladů na katalytický systém, podstatném nebo úplném vyloučení ztrát drahých kovů. Ve srovnání s postupem využívajícím granulovaný katalyzátor podle AO 249 211 a 244 315 se při oxidaci podle vynálezu neprojevuje negativní vliv deformací vestavby a proto je způsob oxidace amoniaku podle vynálezu použitelný v dnešních provozních konvertorech bez nutnosti nákladné rekonstrukce. Použitím způsobu oxidace podle vynálezu tedy dojde ke snížení výrobních nákladů.

Podstatu vynálezu dokreslují následující příklady:

1. V rovnotlaké výrobně kyseliny dusičné oxidující amoniak při tlaku 0,7 MPa v konvertoru o průměru 730 mm se používalo 24 platinorhodiových sít, přičemž výtěžek oxidu dusnatého byl 94 až 97 % objemových a průměrné ztráty platinorhodiového katalyzátoru činily 209 mg na 1 000 kg vyrobené kyseliny dusičné.

CS 266 105 Bl

Po jednoduché úpravě vestavby konvertoru pro oxidaci amoniaku byl do něho vložen katalyzátor s aktivní složkou na bázi oxidů kobaltu s přísadou 3 % váhových oxidu céru nanesenou na kovovém nosiči s měrným geometrickým povrchem 4 000 m /m v množství 18 kg. Platinorhodiová síta nebyla použita. Ξ uvedeným katalyzátorem pracovala výrobna s nezměněným tlakem, teplotou a výkonem po dobu 6 měsíců bez výměny katalyzátoru. Výtěžek oxidu dusnatého se pohyboval od 94 do 97,5 % objemových. Po šesti měsících byl aktivní povrch neplatinového katalyzátoru regenerován. Celková živnotnost nosiče byla 2 roky. Použitím neplatinového katalyzátoru bylo dosaženo vyšší hospodárnosti kyseliny dusičné.

2. V rovnotlaké výrobně kyseliny dusičné oxidující amoniak při tlaku, 0,4 MPa v konvertoru o průměru 3 200 mm se používala dvě platinorhodiová síta o celkové hmotnosti 15 kg a sypaná vrstva granulovaného katalyzátoru Amox podle ΆΟ 244 315 o tlouštce vrstvy 60 mm a hmotnosti 950 kg. Provozní teplota byla 840 až 860 °C, průměrné zatížení konvertoru 2 460 kg amoniaku za hodinu. Výtěžek oxidu dusnatého měřený analiticky se pohyboval od 91 do 96 % objemových a průměrné ztráty platinorhodiového katalyzátoru činily 95 mg na 1 000 kg vyrobené kyseliny dusičné. V průběhu provozování docházelo k deformacím vestavby konvertoru, následkem které se průměrná konverze pohybovala v blízkosti dolní hranice uvedeného rozmezí.

Při použití způsobu oxidace podle vynálezu byl do konvertoru vložen katalyzátor na kovovém nosiči s měrným geometrickým povrchem 4 000 m /m o hmotnosti 225 kg a jeden kus platinorhodiového síta o hmotnosti 7,5 kg. S takto pozměněným katalytickým systémem pracovala výrobna za nezměněných podmínek 6 měsíců, přičemž výtěžek oxidu dusnatého se pohyboval v rozmezí 94,5 až 97,5 % objemových. Platinorhodiová síto bylo regenerováno po 6 až 8 týdenním provozu, neplatinový katalyzátor po šesti měsících provozu. Měrné ztráty platinorhodiového katalyzátoru se snížily na 62 mg na 1 000 kg vyrobené kyseliny dusičné. Použitím neplatinového katalyzátoru bylo dosaženo vyšší hospodárnosti výroby kyseliny dusičné.

Claims (1)

1. Způsob výroby oxidu dusnatého katalytickou oxidací směsi amoniaku se vzduchem při koncentraci amoniaku až 12,7 % objemových vyznačující se tím, že na čerstvou nebo částečně zreagovanou směs se působí katalyzátorem složeným z kovového nosiče a aktivní vrstvy oxidu kobaltu s příměsí až 10 S hmotnostních oxidů ceru, chrómu a hliníku v zastoupení jednoho, nebo kombinace dvou či tří oxidů v uvedeném maximálním množství, při teplotě 600 až 940 C a tlaku 0,07 až 1,6 MPa.