SE443970B - Katalysatoranordning for oxidation av gaser samt paket avsett att anvendas i anordningen - Google Patents

Description

8007734-0 För tillverkaren är det väsentligt att ammoniakoxida- tionen uppfyller följande kriterier: (i) maximal omvandling uppnås med (ii) minimal halt ädelmetall och följaktligen också minimal metallförlust från katalysatorn.

Försök har gjorts att minska mängden platinametall, som användes i katalysatoranordningarna genom att minska dia- metern hos den tråd, varav näten framställes. Detta har emellertid icke visat sig vara framgångsrikt, ty hållbarheten hos sådana trådnät_har befunnits vara sämre.

Det har nu vid de arbeten som ligger till grund för förevarande uppfinning visat sig, att den dåliga hållbar- heten beror på att huvuddelen av oxidationen sker på vissa trådnät anordnade mot anordningens uppströmsände (sedd i gas- strömmens genom enheten avsedda riktning). På den bifogade ritningen visas en kurva som anger viktförlusten som funk- tion av trådnätets läge och kurvan visar en typisk viktför- lustprofil genom en katalysatoranordning innefattande H0 trådnät, genom vilken 100 ton ammoniak per kvadratmeter trådnät och dag passerar. Katalysatoranordningen enligt upp- finningen har utformats på grundval av sådana viktförlust- kurvor.

Huvudändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en katalysatoranordning av den inledningsvis angivna typen¿ som är lika effektiv som denna, men som kräver mindre mängd ädelmetall eller att alternativt uppnå en väsentligt högre effektivitet än tidigare vid användning av väsentligen oför- ändrad manga.aae1mëšai1.

Detta huvudändamål förverkligas enligt uppfinningen väsentligen därigenom, att åtminstone några av näten anordnade i eller invid paketets inloppssida är tillverkade av tråd, band e.d. med en tvärsektionsarea som är större än tvärsektionsarean hos trådarna, banden e.d. hos åtminstone några av näten i eller invid paketets utloppssida för gas samt att nämnda nät är tillverkade av tråd, band e.d. av en platinagruppmetall eller en legering innehållande åtminstone en platinagruppmetall. “ 8007734-0 Ett annat kännetecken på uppfinningen är att paketet är uppdelat i ett flertal steg eller delpaket, vardera inne- fattande åtminstone ett nät samt att tvärsektionsarean hos tråden, banden e.d. i varje nät i ett steg eller dcl- paket är mindre än tvärsektionsarean hos tråden, banden e.d. i ett, i gasens strömningsriktning räknat, efter- följande steg eller delpaket; Antalet tradnät i varje steg bestämmas enkelt med hjälp av ovannämnda kurva, som lätt kan ändras till en trappstegskurva, i vilken varje stegs utsträckning i horisontalled representerar antalet trådnät i varje steg, vilket antal är proportionellt mot vikt- förlusten, som representeras av stegets vertikala läge.

Sålunda är de trådnät, som består av de tjockaste trå- darna, anordnade där huvuddelen av reaktionen sker och följ- aktligen den största viktförlusten uppträder. Trâdarna i trådnäten består företrädesvis av en platinametall, en le- gering av platinametaller eller en legering av en eller flera platinametaller och en eller flera andra metaller, varvid platinametallkomponenten utgör minst 90 viktprocent av den totala metallmängden. Föredragna platinametall- «legeringar är en 10 % rodium/platinalegering eller en 5 % rodium/S % palladium/platinalegering.

En utföringsform av uppfinningen skall nu beskrivas.

Ett specifikt antal trådnät på paketets uppströmssida förblir oförändrat men de efterföljande trådnäten utbytes mot ett antal trådnät framställda av en tråd med mindre diameter. Antingen kan alla de utbytta trådnäten vara fram- ställda av tråd med en och samma reducerad diameter eller också kan näten ordnas i grupper, så att trådarna i var och en enskild grupp har en och samma diameter men denna avtar från grupp till grupp. Enligt en alternativ utförings- form är alla utbytestrâdnäten framställda av tråd med en diameter, som är mindre än trädens i närmast föregående trådnät. f" 'W V" "V T'--~Iwßvw~w-f~v----,~T-.- f.m..-.~««.~-.-V~...... _. ~ i. { 8007734-o Trådnätspaketets livslängd begränsas också av förore- ning i de i den avsedda gasströmningsriktningen räknat första tràdnäten. Enligt uppfinningen kan detta undvikas utan ökning av platinametallmängden, om man ökar det tota- 5 la antalet trådnät, dvs. utbyter några av de föreliggande tjocktrádsnäten mot ett större antal tunntrådsnät. Häri- genom ökas paketets livslängd utan att dess effektivitet minskas och med användning av en mindre mängd katalytisk metall än vad som annars skulle vara fallet. ¿1g Det är inte möjligt att godtyckligt minska tråddiame- tern i alla trådnäten, ty under den katalytiska processen uppträder metallförluster i trådnäten och om trådarna göres alltför tunna-resulterar detta i en kortare livslängd, vil- ket i sin tur medför att man oftare måste avbryta driften. 15 Katalysatortrådnät som konventionellt användes vid ammoniakoxidation är framställda av trådar som i allmänhet har en diameter av 76 pm..Ibland användes trådar med diame- ter mindre än 60 pm, men dessa användes vanligtvis.i oxida- tionsanläggningar som arbetar vid atmosfärstrycket, i vilka gg antalet trådnät i vart fall är relativt ringa, dvs. cirka U.

Trådnät av tråd med diameter över 76 pm användes i oxi- dationsanläggningar som arbetar med medelhögt och högt tryck.

Ett annat kännetecken på sådana oxidationsanläggningar är att ett större antal trådnät användes, nämligen mellan cirka 25 6 och cirka 10 i anläggningar som arbetar vid medelhögt tryck och upp till 50 i högtrycksanläggningar.

Enligt en annan utföringsform av förevarande uppfinning innehåller ett paket av katalytiska metalltrådsnät för an- vändning i anläggningar för katalytisk luftoxidation av 39 ammoniak vid medelhögt eller högt tryck minst 10 trådnät, och trådnäten närmare den ena ytan av paketet (vilken yta bildar paketets nedströmsände sedd i den genom paketet ström- mande gasblandningens avsedda riktning) består av tunnare tråd eller tråd med mindre tvärsektionsarea än trådarna-i 35 trådnäten närmare den andra ytan av paketet (vilken yta är :paketets uppströmsände sedd i den genom paketet strömmande gasens avsedda riktning). 10 15 20 25 30 35 8007734-0 Lämpligen är 25-60 %, företrädesvis 30-50 % av tråd- näten framställda av tjockare tråd eller tråd med större tvärsektionsarea.

Vid användning av de för närvarande framställda tråd- näten enligt förevarande uppfinning är de tjockare trådnä- ten framställda av tråd med diameter 76 pm och de tunnare 'av tràd med diameter 60 pm.

När ett specifikt antal trådnät är outbytta är deras antal i en högtrycksanläggning i allmänhet cirka 20-25.

I anläggningar som arbetar vid medelhögt tryck är antalet trådnät som förblir outbytta företrädesvis cirka 3. I Enligt en annan utföringsform av förevarande uppfin- ning kan trádnät, som normalt är framställda av tunnare tråd och anordnade mot katalysatorns nedströmsände, också innehålla tråd med den större tjocklek som normalt förekom- mer i trådnät mot paketets uppströmsände. Med andra ord kan några komponenter åtminstone i varpen eller inslaget vara framställda av tunn tråd och några av tjock tråd.

Alternativt kan hela varpen eller hela inslaget vara fram- ställt av tunn tråd och hela inslaget respektive hela varpen vara framställd av tjock tråd. V Uppfinningen innefattar också ett sätt att framställa salpetersyra genom oxidation av ammoniak som ingår i en gasblandning, varvid blandningen bringas att vid hög tem- peratur passera genom en katalysatorenhet av ovan beskrivet slag och vidare innefattar uppfinningen salpetersyra fram- ställd på detta sätt.

Exempel 1.

I en anläggning för teknisk framställning av salpeter- syra uppnåddes ungefär 95,5 % omvandlingseffektivitet med användning av 9 trådnät med 1024 maskor per cm2_och fram- ställda av 10 % Rh-Pt-trådar med diameter 0,076 mm. Den totalt använda mängden katalytisk metall var 38,285 kg.

När de 7 sista av dessa 9 trådnät utbyttes mot 9 trådnät ” med samma maskstorlek och framställda av 10 % Rh-Pt-tråd med diametern 0,060 mm förblev omvandlingseffektiviteten och paketets livslängd oförändrade. Den totala mängden an- vänd metall minskades däremot från 38,285 till 33,5 kg, dvs. en inbesparing av 12,5 %. 10 15 20 25 30 35 vi paketet 5,8 viktprocent mer metall, men utbytet av sal- :cent ädelmetall men man erhöll fortfarande en ringa ökning Exempel 2-4 En anläggning som fortlöpande kördes med 15,7 ton NH3 per kvadratmeter och dag innehöll 9 stycken nät av tråd av en 10 % Rh-Pt-legering med en diameter av 0,076 mm. Om- vandlingseffektiviteten var vanligtvis 95,0 % och 38,285 kg ädelmetall användes.

Tre försök genomfördes, vid vilka tre av nämnda nät bi- behölls och de övriga utbyttes mot olika antal trådnät av tunnare tråd.

Exempel 2.

I detta exempel bestod paketet av 3 nät av tråd med dia- metern 0,076 mm och 9 nät av tråd med en diameter av 0,060 mm. I detta paket ingick 37,740 kg ädelmetall, dvs. en in- besparing av l,H %~och den uppnådda omvandlingseffektivite- ten var 95,2 %. Dessutom uppvisade paketet en ringa ökning av livslängden. gxempel 3.

I detta exempel användes ett paket bestående av 3 nät av trådar med diametern 0,076 mm och 10 nät av trådar med diametern 0,060 mm. I paketet ingick H0,52 kg ädelmetall, dvs. en ökning om 5,8H %. Omvandlingseffektiviteten steg till 95,7 % och paketets livslängd förbättrades definitivt.

Exempel H.

I detta exempel användes ett paket bestående av 3 nät av trådar med diametern 0,076 mm och 7 nät av trådar med diametern 0,050 mm. I detta paket ingick 32,193 kg av me- tall, dvs. en inbesparing av 15,9 viktprocent. Omvandíings- effektiviteten uppgick till 95,0 % och ingen ökning av paketets livslängd fastställdes.

Vid användning av 10 nät av tunn tråd ingick sålunda petersyra liksom paketets livslängd ökade väsentligt. Vid användning av 9 nät av tunn tråd inbesparades 1,4 viktpro- av syraproduktionen och paketets livslängd. Vid användning av 7 nät av tunn tråd erhölls en mycket väsentlig inbespa- ring av ädelmetall, nämligen 15,9 viktprocent, samtidigt som ungefär samma omvandïing och samma livslängd uppnåddes. 10 -' fififlfiwvfww -» . »fw--.-=~.»...,_,,.,,_, m »__ ' eoo17z4-o i Exemgel 5.

En salpetersyraanläggning med 21 nät av_tràd med dia- meter 76 pm vägande 3l,H7l kg kördes med 93,0 % emvandlings- effektivitet. Av de 21 näten bibehölls 33 l/3 %, dvs. 7 nät, och.àterstoden utbyttes mot 23 nät av träd med diameter 60 pm. Den totala mängden ädelmetall var då 32,982 kg, dvs. en ökning med H,8 %. Omvandlingseffektiviteten ökade emeller- tid till 9U,5 %. En väsentlig ökning av paketets livslängd fastställdes också. Detta gav en väsentlig driftsinbesparing mot endastten minimal ökning av metallhalten.

Claims (8)

~- ä MYsvmwfivfM-wwmwr- «. »www-www- V _, .__-Wi ,. . _ _ * , \ r . t . . W . . w- -m »~~-»~ - V' »Mw-»fl~«n-.«...-.,-~..,...>.f~..w.-..~w.... t. _-.. H,..,.\,...,_, _.____,,.,.,, . i - p v \ f .. ._ w.~.-,.....-..,.....~W~.,.-._ 1 f 8007734-0 2 P A T E N T K R A V

1. Katalysatoranordning för katalytisk oxidation av gaser, innefattande ett paket av nät, vävda av tråd, band e.d. av metall, vilka nät är anordnade efter varandra i gasflödesrikt- ningen, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone några av näten anordnade i eller invid paketets inloppssida är tillverkade av tråd, band e.d. med en tvärsektionsarea, som är större än tvärsektionsarean hos trådarna, banden e.d. hos åt- minstone några av näten i eller invid paketets utloppssida för gas samt att nämnda nät är tillverkade av tråd, band e.d. av en platinagruppmetall eller en legering innehållande åtminstone en platinagruppmetall.

2. Katalysatoranordning enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att paketet är uppdelat i ett flertal steg eller delpaket, vardera innefattande åtminstone ett nät samt att tvärsektionsarean hos tråden, banden e.d. i varje nät i ett steg eller delpaket är mindre än tvärsektionsarean hos tråden, banden e.d. i ett i gasens strömningsriktning räknat, efter- följande steg eller delpaket.

3. Katalysatoranordning enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att trådarna, banden e.d. tillverkade av en legering.innehàller minst 90 viktprocent platinagrupp- metall, räknat på den totala metallmängden.

4. H. Katalysatoranordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att platinagruppmetallen är platina.

5. Katalysatoranordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att legeringen består av platina och 10% rodium. soo77z4-0

6. Katalysatoranordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a d däravï att legeringen består av platina och 5 9 0 rodium och 5 % palladium.

7. Katalysatoranordning enligt något av kraven l-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att 25-60 % av i paketet ingående nät är tillverkade av tråd, band e.d. med större tvärsektionsarea än tråden, banden e.d. i övriga i paketet ingående nät.

8. Paket, avsett att användas i en katalysatoranordning enligt krav 1 för katalytisk luftoxidation av ammoniak till salpetersyra vid medelhögt eller högt tryck, k'ä n n e ~ t e c k n a t därav, att paketet innehåller minst tio nät och att näten är framställda av tråd, band e.d., varvid näten närmast paketets utloppsände är tillverkade av tunnare tråd, band, e.d. eller av tråd, band e.d. med mindre tvärsektionsarea än tråden, banden e.d. närmast paketets inloppsände.