PL145303B3 - Method of obtaining alooyed ferrous catalyst for ammonia synthesis - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania katalizatora zelazowego do syntezy amo¬ niaku o duzej jednorodnosci i aktywnosci, stanówiaoy ulepszenie sposobu wedlug patentu glównego nr 1*f2 59**• Znane jest rozwiazanie wedlug opisu patentowego PRL nr ik2 59k9 w którym zalecana Jest metoda szybkiego zestalenia lawy katalizatora a nastepnie powolnego dalszego jej schladzania* Wedlug rozwiazania podanego w w/w opisie etap zestalania lawy prowadzi sie z szybkoscia odprowadzenia ciepla wieksza od 0,6 kJ/kg*s i powinien trwac jak najkrócej, natomiast schladzanie nalezy prowadzic w jednym lub wiecej etapaoh do temperatury 87OK i powinien przebiegac wolno z szybkoscia od 1000 K /h do 20 K /h.Pozytywne rezultaty otrzymuje sie, jezeli schladzanie zastyglej lawy przynajmniej w jed¬ nym z etapów w zakresie temperatur od 1800 do 900 K przebiega wolno z szybkosoia odpro¬ wadzenia ciepla od 0,005 kJ/kg.s do 0,25 kJ/kg*s* Etap zestalania wedlug podanej metody powinien trwac nie dluzej niz 300 s*, ponie¬ waz tak szybkie zestalanie lawy zapewnia uzyskanie jednorodnego katalizatora w calej masie* Dobre rezultaty otrzymuje sie prowadzac chlodzenie lawy katalizatora w naczy¬ niach zaizolowanych* W ten sposób zapewnia sie wolne jej schladzanie. Wolne i regulowane chlodzenie zestyglej lawy mozna zapewnic prowadzac schladzanie w naczyniaoh wyposazonych w dodatkowe doprowadzenie ciepla* Okazuje sie, ze rozwiazanie podane w patencie glównym z koniecznosci prowadzi do pewnych strat katalizatora, wynikajacych z przywierania lawy do powierzohni naczynia* do którego Jest wylewana* Mozna temu zapobiec i czyni sie to przez pokrycie naczynia warstwa ochronna, tak aby lawa nie przywierala do powierzchni* Warstwa ochronna w momencie styku2 1*»5 303 z ciekla lawa Jest wymywana tak, ze katalizator posiada wtracenia materialu powloki i przez to obniza sie jakosc samego katalizatora* Celem wynalazku jest unikniecie powyzszych niedogodnosci* Wedlug przeprowadzonych ba¬ dan okazalo sie, ze warunki zestalania a nastepnie schladzania lawy wedlug patentu glów¬ nego zostana zachowane i otrzyma sie katalizator o dobrych parametrach* jesli materia¬ lem przejmujacym cieplo z cieklej lawy bedzie wczesniej zestalony katalizator zamiast warstwy ochronnej pokrywajacej naczynie* Vedlug wynalazku najprostszym sposobem zestalenia i schlodzenia lawy prowadzacym do uzyskania aktywnego i termostabilnego katalizatora jest zmieszanie wczesniej wytopionego i ostudzonego katalizatora z lawa katalizatora* Wymieszanie z jednoczesnym zestaleniem i schlodzeniem nastepuje poprzez wylanie lawy na kesy katalizatora lub wczesniej zakrzepla lawe* Mozna równiez zestalic i schlodzic lawe przez wprowadzenie kesów stalego kataliza¬ tora do naczynia* w którym znajduje sie ciekla lawa* W celu zapewnienia szybkiego zesta¬ lenia a nastepnie schlodzenia lawy wedlug patentu nr 1*»2 594 przeprowadza sie mieszanie strumienia lawy ze strumieniem stalego granulowanego katalizatora i/lub ze strumieniem stalego katalizatora zmieszanego z gazem i/lub ciecza* Na podstawie przebadanej grupy katalizatorów stwierdzono, ze otrzymane katalizatory oharakteryzuja sie duza Jednorod¬ noscia* termostabilnosoia oraz duza wytrzymaloscia mechaniczna a ponadto realizacja tego procesu jest prosta w warunkach przemyslowych* Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladaoh wykonania* które jednakze nie ograniczaja zakresu jego stosowania* Wlasciwosci katalizatorów wytwarzanych wedlug przedstawionych przykladów badano przy zachowaniu nastepujacych metod i warunków* Próbki katalizatora o wymiarach 1*2 - 1.5 mm redukowano w temperaturze od 6kQ do 823 K miesza¬ nina azotowo-wodorowa /1 :3/ przy szybkosci przeplywu 25000 h*° • Aktywnosc katalizatorów zredukowanych okreslano w warunkach laboratoryjnych w reaktorze rózniczkowym przy cisnie¬ niu 5 MPa i szybkosci przeplywu mieszaniny azotu i wodoru 25000 h • Za miare aktywnosci katalizatora przyjeto stezenie amoniaku na wyjsciu z reaktora* Termostabilnosc okresla¬ no w tyoh samych warunkach po przegrzaniu katalizatora w temperaturze 913 K w czasie 15 godz* pod cisnieniem atmosferycznym* Przyklad 1* Katalizator otrzymano przez stopienie magnetytu naturalnego z dodatkiem 0,8# KgO, 2f6£ A120 . 3,0% CaOt 0,6$ MgO i 0t8# SiOg. Lawe katalizatora wyla¬ no do naczynia napelnionego kawalkami o wymiarach 50 - 100 mm wczesniej wytopionego i zastyglego katalizatora o tym samym skladzie chemicznym* Stosunek masowy lawy do katali¬ zatora wynosil 1:1* Równolegle te sama lawe katalizatora wylano do metalowego naczynia* Na tak otrzymanyoh i jednakowo zredukowanych katalizatorach w temperaturze 7^3 K uzyska¬ no w gazie wylotowym z reaktora odpowiednio 2,85 i 2,67$ NH«. Katalizator otrzymany przez mieszanie cieklej lawy z chlodnymi kawalkami katalizatora byl o okolo 7% aktywniejszy od katalizatora chlodzonego w metalowym naczyniu* Po przegrzaniu obu katalizatorów róz¬ nica w ich aktywnosciaoh byla jeszcze wieksza* Katalizator chlodzony przez wylanie lawy na kesy katalizatora byl o 15?L aktywniejszy od katalizatora chlodzonego w metalowym naczy¬ niu* Przyklad XI* Lawe katalizatora otrzymano tak jak w przykladzie pierwszym* Do lawy katalizatora wrzucono kesy katalizatora o wymiarach 100 - 150 mm wczesniej wy¬ topionego i schlodzonego katalizatora przemyslowego A6-1* Stosunek masowy lawy do sta¬ lego katalizatora wynosil okolo 2:1* Tak uzyskany katalizator byl aktywnieJsyy od kata¬ lizatora chlodzonego w metalowym naczyniu o 6% i od katalizatora A6-1 o 5J&* Po przegrza¬ niu tych katalizatorów zmierzono stezenia amoniaku na wylocie z reaktora* Wynosily one: - dla katalizatora A6-1 - 3f30# NH- - dla katalizatora chlodzonego przez zanurzenie kesów katalizatora A6-1 w jego lawie - 2,^5* NH3 - dla katalizatora chlodzonego w metalowym naczyniu - 2,03/* NH„*1^5 303 3 Przyklad XXI. Lane katalizatora otrzymano tak jak w przykladzie I. W trakcie wylewania lawy do naczynia, w którym zachodzil proces krzepniecia lawy, dozowano jedno* ozesnie drobnozmielony katalizator przemyslowy Aó. Stosunek masowy lawy katalizatora do katalizatora stalego wynosil okolo h:t. Tak uzyskany katalizator byl aktywniejszy od ka¬ talizatora chlodzonego w metalowym naczyniu przed przegrzaniem o okolo 7£» a po przegrza¬ niu tych katalizatorów o 15Ji.Przyklad IV* Lawe katalizatora otrzymano tak jak w przykladzie I» Na stru¬ mien wyciekajacej lawy z naczynia, w którym zachodzil proces topienia skierowano strumien powietrza z wczesniej otrzymanym drobnozmielonym o tym samym skladzie chemicznym katali¬ zatorem pod cisnieniem 1 MPa* Stosunek masowy lawy katalizatora do katalizatora stalego wynosil okolo 2:1* Tak uzyskany katalizator byl aktywniejszy od katalizatora chlodzonego w metylowym naczyniu w temperaturze 7^3K o 8#9 a po przegrzaniu tych katalizatorów o 15/».Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania stopowego katalizatora zelazowego do syntezy amoniaku otrzyma¬ nego ze stopionej lawy magnetytu i promotorów9 a nastepnie schlodzenie stopionej lawy katalizatora z róznymi azybkosoiami, przy czym zestalanie przeprowadza sie z szybkoscia odprowadzenia ciepla wieksza od 0,6 kJ/kg*s i trwa jak najkrócej, a schladzanie przepro¬ wadza sie w Jednym lub wieoej etapach do temperatury 870 K i przebiega wolno z szybkos- oia od 1000 K/h do 20 K/h i dalej redukcje wedlug patentu nr 1^2 59h znamienny t y m9 ze zestalanie i schladzanie lawy katalizatora przeprowadza sie przez jej zmiesza¬ nie ze stalym katalizatorem stopowym* 2* Sposób wedlug znstrz*19 znamienny tym9ze zestalanie i chlodzenie przeprowadza sie przez wylanie lawy katalizatora do naczynia ze stalym katalizatorem* 3* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym9ze zestalanie i chlodzenie przeprowadza sie przez wprowadzenie do naczynia z lawa stalego katalizatora* k. Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny t y m, ze zestalanie i chlodzenie lawy katalizatora przeprowadza sie przez zmieszanie strumienia lawy ze strumieniem sta¬ lego katalizatora i/lub stalego katalizatora zmieszanego z gazem i/lub ciecza* PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania stopowego katalizatora zelazowego do syntezy amoniaku otrzyma¬ nego ze stopionej lawy magnetytu i promotorów9 a nastepnie schlodzenie stopionej lawy katalizatora z róznymi azybkosoiami, przy czym zestalanie przeprowadza sie z szybkoscia odprowadzenia ciepla wieksza od 0,6 kJ/kg*s i trwa jak najkrócej, a schladzanie przepro¬ wadza sie w Jednym lub wieoej etapach do temperatury 870 K i przebiega wolno z szybkos- oia od 1000 K/h do 20 K/h i dalej redukcje wedlug patentu nr 1^2 59h znamienny t y m9 ze zestalanie i schladzanie lawy katalizatora przeprowadza sie przez jej zmiesza¬ nie ze stalym katalizatorem stopowym*
2. 2. * Sposób wedlug znstrz*19 znamienny tym9ze zestalanie i chlodzenie przeprowadza sie przez wylanie lawy katalizatora do naczynia ze stalym katalizatorem*
3. 3. * Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym9ze zestalanie i chlodzenie przeprowadza sie przez wprowadzenie do naczynia z lawa stalego katalizatora* k. Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny t y m, ze zestalanie i chlodzenie lawy katalizatora przeprowadza sie przez zmieszanie strumienia lawy ze strumieniem sta¬ lego katalizatora i/lub stalego katalizatora zmieszanego z gazem i/lub ciecza* PL