RU2119381C1 - Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака - Google Patents

Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака Download PDF

Info

Publication number
RU2119381C1
RU2119381C1 RU97109973A RU97109973A RU2119381C1 RU 2119381 C1 RU2119381 C1 RU 2119381C1 RU 97109973 A RU97109973 A RU 97109973A RU 97109973 A RU97109973 A RU 97109973A RU 2119381 C1 RU2119381 C1 RU 2119381C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wire
screens
trapping
platinum
grids
Prior art date
Application number
RU97109973A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97109973A (ru
Inventor
Н.И. Тимофеев
В.И. Богданов
В.А. Дмитриев
Г.М. Гущин
А.В. Шведов
В.В. Уткин
Н.Д. Логинов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" filed Critical Открытое акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов"
Priority to RU97109973A priority Critical patent/RU2119381C1/ru
Priority to UA98063144A priority patent/UA49863C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2119381C1 publication Critical patent/RU2119381C1/ru
Publication of RU97109973A publication Critical patent/RU97109973A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к оборудованию при производстве азотной кислоты, в частности к сеткам для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака. Устройство включает сетки-уловители, сплетенные из проволоки диаметром 0,06-0,12 мм, плотностью 225-1024 ячейки/см2, из которых первыми по ходу движения газа установлены сетки меньшей плотности, расположенные пакетами по 2-4 штуки с разворотом направлений нити в соседних сетках на угол 45o, при этом пакеты расположены между разделительными сетками, сплетенными из проволоки диаметром 0,12-0,4 мм, плотностью 49-225 ячейки/см2, причем сетки-уловители выполнены из сплава на основе палладия с добавлением 9% платины, 0,5 вольфрама или 5% никеля, 0,2% вольфрама, или 5% вольфрама, 0,1% иттрия или 5% платины, 5% меди, 0,1 иттрия. Кроме того, первые по ходу движения газа сетки-уловители могут быть выполнены из проволоки большего диаметра или из проволоки одинакового диаметра. Последней по ходу газа установлена одна сетка-уловитель большей плотности или пакет из двух сеток-уловителей разной плотности. Сетки-уловители могут быть выполнены или из одинакового сплава или из разных сплавов. По сравнению с устройствами аналогичного назначения заявляемое устройство обеспечивает значительное повышение степени улавливания платины, увеличение срока службы, сокращение расхода драгоценных металлов. Кроме того, предлагаемый пакет сеток обеспечивает дополнительную ступень окисления аммиака и за счет этого сокращение установленных катализаторных сеток. 4 з.п.ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к оборудованию для производства азотной кислоты, в частности, к сеткам для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака.
В процессах окисления аммиака при производстве азотной кислоты с использованием платиновых катализаторов происходит потеря платиноидов. Эти потери составляют 20-40% от массы установленного катализатора, и при условии отсутствия системы улавливания они становятся безвозвратными. Потеря платинового катализатора происходит в результате окисления нити катализатора до оксидов и последующего испарения этих оксидов, а также по причине механического разрушения сеток.
В настоящее время для улавливания платиноидов совместно с катализаторами в агрегатах по окислению аммиака устанавливаются сетки-уловители из сплавов на основе благородных металлов и поглотители на основе щелочноземельных металлов.
Из общедоступной патентной информации известны устройства для улавливания платиноидов, выполненные в виде пакета сеток.
Известна сетка из благородных металлов для улавливания металлов платиновой группы и, в частности, платины при окислении аммиака (патент ПНР N 107548, B 01 J 23/96, C 01 B 21/26, заявл. 09.07.77 г., оп. 15.08.80 г.). Сетка по данному изобретению содержит платину или сплав платины наряду с улавливающей проволокой из известных благородных металлов. Формой для использования платины или платинового сплава является проволока, причем эта проволока размещена между проволокой, используемой для улавливания. В плетении сетки проволока из платины или ее сплава уложена по основе или по утку сетки в одном направлении.
Однако, недостатком известной сетки является то, что из-за наличия в ней вплетенной проволоки из платины снижается степень улавливания платины. Платина, испаряющаяся с платиновой проволоки, уносится газовым потоком и не попадает на улавливающую проволоку данной сетки. Кроме того, улавливающая проволока имеет более низкую каталитическую активность, и главное, селективность по отношению NO, поэтому установка такой сетки в участках, где есть непрореагировавший аммиак, приведет к снижению доли основного продукта NO в газах после катализатора. При установке же такой сетки в участках, где уже нет аммиака, она не будет работать как катализатор, и наличие платины приведет к ее неоправданному удорожанию. Кроме того, наличие в сетке двух различных сплавов усложняет переработку отходов, образующихся при изготовлении сетки, и тем самым приводит к ее удорожанию.
Известна сетка из благородных металлов для улавливания металлов платиновой группы, в частности, платины при окислении аммиака (патент N 107549, B 01 J 23/96, C 01 B 21/26, заяв. 09.07.77 г., оп. 15.08.80 г.). По указанному изобретению сетка в плетении содержит проволоку из благородных металлов разной толщины, причем разница в диаметре проволоки составляет от 30 до 1000%. При этом более толстая проволока расположена между нитями более тонкой проволоки через каждые 10-200 нитей. Проволока выполнена из сплава, содержащего 80% палладия и 20% золота. Сетки-уловители по известному патенту отличаются высокой прочностью и эффективностью процесса улавливания и положительно влияют на ход процесса, повышая его производительность. Однако увеличение разницы в диаметрах проволоки до 1000% нецелесообразно, т.к. увеличение диаметра проволоки приводит к уменьшению ее удельной поверхности и увеличиваются затраты драгметаллов без повышения улавливающей способности пакета-уловителя. Кроме того, выполнение сеток с большим содержанием золота (20%) резко увеличивает их цену, а их использование сопровождается значительными потерями золота.
Известна усовершенствованная сетка для улавливания платины, в частности, при синтезе азотной кислоты, способ ее изготовления и использование этой сетки (патент Франции N 2559787, C 22 B 11/02, 7/00, B 01 J 24/42, 23/90, заявл. 22.02.84 г., опубл. 23.09.85 г.). Сетка выполнена из палладия или из сплава палладий с 10% золота и сплетена из проволоки, имеющей овальное поперечное сечение.
Недостатком известной сетки является сложность ее изготовления. При механическом расплющивании проволоки могут быть искривления ячеек, что ведет к неравномерности полотна и за счет этого неравномерному зарастанию отдельных участков платиноидами. Кроме того, применение пакета сеток с одинаковым числом ячеек приводит к более сильному насыщению платиной первых по ходу газа сеток, их быстрому зарастанию и росту аэродинамического сопротивления. К недостаткам известной сетки можно отнести также наличие в системе большого количества золота и, следовательно, его потери.
По технической сущности более близкой к предлагаемому объекту является пакет улавливающих сеток, используемый в способе окисления аммиака по патенту РФ N 2009995, C 01 B 21/26, B 01 J 23/56, заявл. 16.11.92 г., оп. 30.03. . , б. N 6). Процесс окисления осуществляется на пакете сеток из благородных металлов, выбранных из группы, содержащей платину, родий, палладий и золото, и улавливанием из газовой смеси улетучивающихся платиноидов с помощью пакета сеток и слоя сорбента. Пакет сеток-уловителей включает 3 сетки из сплава палладий - 10% золота с диаметром проволоки 0,092 мм и плотностью 1024 ячеек/см2, который устанавливается за катализаторными сетками (по ходу газа) из стандартного сплава состава платина - 15% палладия, 3,5% родия, 0,5% рутения.
Недостатком известных улавливающих сеток является их неравномерное насыщение платиной при одинаковой плотности и диаметре проволоки всех сеток в пакете. Сильное зарастание первой сетки, улавливающей 40-50% от общего количества уловленной пакетом платины, снижает просвет в сетке и приводит к резкому увеличению аэродинамического сопротивления системы по мере эксплуатации. Все это снижает эффективность улавливания платины и сокращает срок службы уловителя. Кроме того, недостатком известных сеток является наличие большого количества золота в системе улавливания и его потери.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение степени улавливания платины, увеличение срока службы сеток-уловителей и снижение вложения платины и драгметаллов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака, включающее сетки-уловители из сплава на основе палладия и разделительные сетки из жаростойкой стали, согласно изобретению, содержит сетки-уловители, сплетенные из проволоки диаметром 0,06-0,12 мм, плотностью 225-1024 ячейки/см2, из которых первыми по ходу движения газа установлены сетки меньшей плотности, расположенные пакетами по 2-4 штуки с разворотом направлений нитей в соседних сетках на угол 45o, при этом пакеты расположены между разделительными сетками, сплетенными из проволоки диаметром 0,12-0,4 мм, плотностью 49-225 ячеек/см2, причем сетки-уловители выполнены из сплава на основе палладия с добавками 9 мас.% платины и 0,5 мас.% вольфрама, или из сплава на основе палладия с добавками 5 мас. % никеля и 0,2 мас.% вольфрама, или сплава на основе палладия с добавками 5 мас.% вольфрама и 0,1 мас.% иттрия, или сплава на основе палладия с добавками 5 мас.% платины, 5 мас.% меди и 0,1 мас.% иттрия.
При этом первые по ходу движения газа сетки-уловители выполнены из проволоки или большего диаметра, или все сетки-уловители выполнены из проволоки одинакового диаметра.
Кроме того, в конце устройства (по ходу газа) установлена одна сетка-уловитель большой плотности, либо пакет из 2-х сеток-уловителей разной плотности. При этом устройство может состоять из сеток-уловителей из разных сплавов.
Установка сеток-уловителей меньшей плотности первыми по ходу движения газа обусловлена тем, что сразу за катализатором осуществляется наиболее интенсивная реакция улавливания платины и первые менее плотные сетки, даже при быстром увеличении диаметра их нитей в результате осаждения платины, долго сохраняют низкое аэродинамическое сопротивление. Концентрация платины на поверхности первых по ходу газа сетках-уловителей достигает более 60%, а на последних сетках резко падает. Таким образом пакет медленно насыщается и может эффективно работать более длительный срок.
Установка редких сеток по 2-4 штуки с разворотом нитей в соседних сетках под углом 45o обеспечивает увеличение поверхности сеток, обдуваемых газовым потоком, что повышает улавливающую способность пакета.
Наличие разделительных сеток из жаростойкой стали, установленных в уловительном пакете, во-первых, увеличивает механическую прочность пакета, во-вторых, препятствует слипанию сеток, и как следствие, их быстрому зарастанию, а также служит для выравнивания потока и скорости газов по сечению всего пакета. Кроме того, разделительные сетки позволяют разделить слои сеток из разных сплавов после их эксплуатации. Сами палладиевые сетки являются катализатором окисления аммиака, а при насыщении их поверхности платиной каталитическая активность данной системы резко возрастает и становится сравнимой с активностью катализатора на основе платины. Поэтому сетки-уловители используются еще и как вторая ступень реакции окисления аммиака, что в целом повышает эффективность всего процесса и позволяет сократить количество катализаторных платиновых сеток на 20-40%.
Из выявленного уровня техники в данной области известно, что в качестве материала, из которого изготавливают сетки-уловители, чаще всего используются сплавы палладия с золотом или серебром. Для устранения недостатков, присущих этим сплавам, в качестве материала заявляемых сеток испытаны и предлагаются сплавы на основе палладия, легированные иттрием, с добавками вольфрама или цветных металлов. Легирование иттрием или вольфрамом значительно повышает жаростойкость сплава при температуре эксплуатации сеток. Кроме того, вольфрам, испаряясь, ускоряет диффузию платины в палладий. Использование добавок никеля, меди, вольфрама, платины увеличивает механическую прочность сеток. Наиболее эффективной добавкой является вольфрам. В сплаве на основе палладия, содержащего 5% вольфрама и 0,1% иттрия, вольфрам позволяет увеличить предел прочности и текучести в 3 раза. Таким образом, использование предлагаемых составов с вышеуказанными признаками изобретения приводит к увеличению срока службы сеток-уловителей. Благодаря использованию для сеток-уловителей предлагаемых сплавов значительно снижается расход палладия.
Приводим примеры, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Пример 1. На агрегате УКЛ-7 испытано устройство из 8 сеток-уловителей и 5 разделительных сеток. Сетки-уловители изготавливали из сплава на основе палладия с содержанием 5% никеля и 0,2% вольфрама. 6 сеток-уловителей из 8 имели плотность 256 ячеек/см2 (редкие), 2 сетки - 1024 ячеек/см2 (частые). Разделительные сетки изготовлены из жаростойкой стали марки Х23Ю5Т.
Порядок установки сеток по ходу газовой смеси следующий:
за пакетом из 8 катализаторных сеток плотностью 1024 яч./см2 и диаметром проволоки 0,092 мм из сплава на основе платины, содержащего 15% палладия, 3,5% родия и 0,5% рутения, через разделительную сетку из проволоки диаметром 0,2 мм плетением 144 яч./см2 помещали 2 редкие улавливающие сетки: первую из проволоки диаметром 0,12 мм, вторую - из проволоки диаметром 0,09 мм, сетки были развернуты одна по отношению к другой (по направлению нитей) на угол 45o;
затем после разделительной сетки из проволоки диаметром 0,2 мм, плетением 144 яч./см2 помещали с разворотом на угол 45o 3 редкие улавливающие сетки из проволоки диаметром 0,09 мм и плотностью 256 яч./см2;
затем после разделительной сетки из проволоки диаметром 0,2 мм, плетением 144 яч. /см2 помещали одну частую улавливающую сетку из проволоки диаметром 0,09 мм и плотностью 1024 яч./см2;
затем через разделительную сетку из проволоки диаметром 0,2 мм, плетением 144 яч./см2 помещали с разворотом на угол 45o две улавливающие сетки из проволоки диаметром 0,09 мм: первую - редкую плотностью 256 яч./см2, вторую - частую плотностью 1024 яч./см2;
завершала пакет разделительная сетка из проволоки диаметром 0,4 мм, плетением 49 яч./см2.
Срок службы устройства составил 120 дней, степень улавливания платины - 70%.
Пример 2. Испытания проведены на агрегате среднего давления АК-72. Порядок установки сеток следующий:
за пакетом из 4 катализаторных сеток плотностью 1024 яч./см2 и диаметром проволоки 0,092 мм из сплава на основе платины, содержащего 15% палладия, 3,5% родия и 0,5% рутения, через разделительную сетку из жаростойкой стали из проволоки диаметром 0,12 мм, плетением 256 яч./см2 помещали 2 редкие улавливающие сетки из проволоки диаметром 0,12 мм плетением 256 яч./см2 из сплава на основе палладия, содержащего 5% вольфрама и 0,1% иттрия; сетки развернуты одна по отношению к другой (по направлению нитей) на угол 45o;
затем после разделительной сетки из проволоки диаметром 0,4 мм, плетением 49 яч. /см2 помещали частую улавливающую сетку из проволоки диаметром 0,09 мм, плотностью 1024 яч./см2 из сплава на основе палладия, содержащего 5% платины, 5% меди и 0,1% иттрия;
затем после разделительной сетки помещали частую улавливающую
сетку из проволоки диаметром 0,076 мм, плотностью 1024 яч./см2 из того же сплава (на основе палладия с 5% платины, 5% меди и 0,1% иттрия);
завершала пакет разделительная сетка из проволоки диаметром 0,4 мм, плетением 49 яч./см2.
Срок службы устройства составил 200 дней, степень улавливания платины 94%.
После окончания испытаний устройство было извлечено из аппарата, сетки разделены и взвешены. Сетки-уловители из благородных металлов хорошо отделились от разделительных сеток из нержавеющей стали, хотя и претерпели существенные изменения. Их суммарный вес увеличился, они стали хрупкими, но не рассыпались. Структура нитей характеризовалась сильной пористостью и разрыхлением материала. Максимально достигнутая концентрация платины на поверхности первой по ходу газа сетке составила примерно 61%. Резкое снижение концентрации платины до 12% на последней сетке свидетельствует о том, что улавливание идет эффективно уже на первой паре сеток, а на последней - концентрация паров резко падает, т.е. устройство даже после окончания работы далеко от насыщения и могло бы эффективно работать еще продолжительное время.
Аналогичным образом были выполнены и испытаны устройства из остальных предлагаемых сплавов на основе палладия. Результаты испытаний представлены в таблице.
Экспериментальные исследования заявляемого устройства для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения заявляемое обеспечивает повышение степени улавливания платины, увеличение срока службы, дополнительную ступень окисления аммиака (работает как катализатор) и за счет этого сокращение количества установленных катализаторных сеток на 20-40%, сокращение расхода драгметаллов при изготовлении пакета сеток за счет снижения вложений платины.

Claims (5)

1. Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака, включающее сетки - уловители из сплава на основе палладия и разделительные сетки из жаростойкой стали, отличающееся тем, что содержит сетки - уловители, сплетенные из проволоки диаметром 0,06 - 0,12 мм, плотностью 225 - 1024 ячейки/см2, из которых первыми по ходу движения газа установлены сетки меньшей плотности, расположенные пакетами по 2 - 4 штуки с разворотом направлений нитей в соседних сетках на угол 45o, при этом пакеты расположены между разделительными сетками, сплетенными из проволоки диаметром 0,12 - 0,4 мм, плотность 49 - 225 ячеек/см2, причем сетки - уловители выполнены из сплава на основе палладия с добавками 9 мас.% платины и 0,5 мас.% вольфрама, или из сплава на основе палладия с добавками 5 мас.% никеля и 0,2 мас.% вольфрама, или сплава на основе палладия с добавками 5 мас.% вольфрама и 0,1 мас. % иттрия, или сплава на основе палладия с добавками 5 мас.% платины, 5 мас.% меди и 0,1 мас.% иттрия.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первые по ходу движения газа сетки - уловители выполнены из проволоки или большего диаметра, или все сетки - уловители выполнены из проволоки одинакового диаметра.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последней по ходу газа установлена одна сетка - уловитель большей плотности.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последним по ходу газа установлен пакет из двух сеток - уловителей разной плотности.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно состоит из сеток - уловителей одинаковых или отличающихся по составу сплавов.
RU97109973A 1997-06-27 1997-06-27 Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака RU2119381C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97109973A RU2119381C1 (ru) 1997-06-27 1997-06-27 Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака
UA98063144A UA49863C2 (ru) 1997-06-27 1998-06-16 Translated By PlajУСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПЛАТИНОИДОВ ПРИ КАТАЛИТИЧЕСКОМ ОКИСЛЕНИИ АММИАКА

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97109973A RU2119381C1 (ru) 1997-06-27 1997-06-27 Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2119381C1 true RU2119381C1 (ru) 1998-09-27
RU97109973A RU97109973A (ru) 1999-01-20

Family

ID=20194176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97109973A RU2119381C1 (ru) 1997-06-27 1997-06-27 Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2119381C1 (ru)
UA (1) UA49863C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004047983A1 (fr) * 2002-11-26 2004-06-10 Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie Moskovskij Zavod Po Obrabotke Spetsialnykh Splavov Catalyseur a platinoides sous forme de grille en fil metallique
CN100457935C (zh) * 2005-11-09 2009-02-04 贵研铂业股份有限公司 回收铂催化剂用钯基合金及回收网

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004047983A1 (fr) * 2002-11-26 2004-06-10 Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie Moskovskij Zavod Po Obrabotke Spetsialnykh Splavov Catalyseur a platinoides sous forme de grille en fil metallique
CN100457935C (zh) * 2005-11-09 2009-02-04 贵研铂业股份有限公司 回收铂催化剂用钯基合金及回收网

Also Published As

Publication number Publication date
UA49863C2 (ru) 2002-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0207694A2 (en) Process for the manufacture of nitric oxide
RU2298433C2 (ru) Трехмерные каталитические сетки, сплетенные в два или более слоев
RU2017520C1 (ru) Способ получения газопроницаемых сеток из благородных металлов для каталитических процессов
EP0063450B1 (en) Recovery of precious metal
RU2205151C1 (ru) Способ и устройство для восстановления закиси азота
US3434826A (en) Recovery of noble metals which are volatilized during catalytic reactions
RU2119381C1 (ru) Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака
JPH0159012B2 (ru)
US3915898A (en) Catalyst
RU2678681C1 (ru) Катализаторная сетка и установка для каталитического окисления аммиака
RU2150389C1 (ru) Пакет газопроницаемых сеток из благородных металлов для каталитических процессов
GB2069366A (en) Metal or alloy catalysts or catalyst supports
RU2154020C1 (ru) Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака
IE58170B1 (en) Method for recovering platinum in a nitric acid plant
US5268157A (en) Process for the production of catalytic gas permeable nets and process for oxidizing ammonia
US5160722A (en) Low pressure drop, high surface area ammonia oxidation catalyst
US20220323947A1 (en) Knitting of noble metal nets using ignoble materials at the edge, noble metal net produced in this way and a method for using the noble metal net
Fierro et al. Morphological and chemical changes in palladium alloy gauzes used for platinum recovery in high‐pressure ammonia oxidation plants
RU2186724C1 (ru) Каталитический элемент для конверсии аммиака и способ каталитической конверсии аммиака
RU2392048C2 (ru) Уловитель платиноидов из газовой смеси
SU1170957A3 (ru) Устройство дл рекуперации платиновых металлов
SE443970B (sv) Katalysatoranordning for oxidation av gaser samt paket avsett att anvendas i anordningen
RU97109973A (ru) Устройство для улавливания платиноидов при каталитическом окислении аммиака
RU2064827C1 (ru) Платиноидный катализатор
PL107549B1 (pl) Siatka z metali szlachetnych do odzyskiwania platynowcow a zwlaszcza platyny podczas utleniania amoniaku

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120628

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20131220

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20141013