SU1659085A1

SU1659085A1 - Аппарат для окисления аммиака

Info

Publication number: SU1659085A1
Application number: SU894686687A
Authority: SU
Inventors: Nikolaj I Goloborodko; Nikolaj F Kleshchev; Aleksandr E Demidov; Oleg M Antonov; Vladimir A Lysenko; Valerij I Chernyshov; Aleksandr V Shuklin; Nikolaj I Korchaka; Ivan A Slabun; Aleksandr P Kulak; Anatolij A Kaminskij; Mikhail M Karavaev; Valentina A Knysh; Aleksandr Ya Kantor
Original assignee: Cherkassk Proizv Ob Azot; Kh Polt I Im V I Lenina
Priority date: 1989-05-03
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1991-06-30

Description

Изобретение относится к конструкции аппаратов окисления аммиака с устройством для размещения каталитического элемента, содержащего слой гранулированного катализатора с платиноидными сетками или слой платиноидных сеток, может быть использовано в химической промышленности и позволяет снизить расход платинового и неплатинового катализаИзобретение относится к конструкции аппаратов для каталитического окисления аммиака с устройствами для размещения каталитического элемента, содержащего слой гранулированного катализатора с платиноидными сетками или слой платиноидных сеток, и может быть использовано в химической промышленности, в производстве азотной кислоты, гидроксиламинсульфата и др.

тора. а также повысить надежность работы аппарата. Аппарат для окисления аммиака содержит вертикальный корпус, установленный в корпусе опоры с размещенными на опорах колосниками в виде усеченных конусов, верхние кромки которых лежат на поверхности вращения, например конической, сферической, цилиндрической, уложенными в два размещенных с зазором ряда, и расположенный на колосниках каталитический элемент, состоящий из платиноидных сеток и слоя гранулированного катализатора, и колосники нижнего ряда, лежащие под слоем.гранулированного катализатора, жестко соединенные с опорой, причем каталитический элемент в пространстве ограничивается поверхностями, профилем которых являются кривые, описывающиеся зависимостью: для верхней кривой у=6,60 · 10’⁴х²+1,29 х, для нижней кривой у=4,28 * 10"⁴ х²+0,83 х, где у и х координаты данной точки каталитического элемента на расстоянии (х) по диаметру от стенки аппарата, у - высота каталитического элемента. 2 ил., 1 табл.

со

с

Цель изобретения - снижение расхода платинового и неплатинового катализатора, а также повышение надежности работы аппарата.

На фиг.1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг.2 - аппарат на одних платиноидных сетках, продольный разрез.

Аппарат для окисления аммиака содержит корпус 1 со штуцером 2 для ввода аммиачно-воздушной смеси. В корпусе

1659085 А1

3

1659085

4

установлены опоры 3. с которыми жестко соединены, например, посредством сварки, колосники 4 нижнего ряда, выполненные в виде усеченных конусов.

К колосникам 4 прикреплена, например, посредством сварки, решетка 5 из нержавеющей стали и с нихромовой сеткой. На решетке 5 расположен катализатор 6 либо двухступенчатый (фиг, 1), состоящий из платиноидных сеток и таблеток оксидного катализатора, либо платиноидный (фиг.2). В верхней части слоя гранул катализатора (фиг.1) с зазором по отношению к колосникам 4 нижнего ряда расположены колосники 7 верхнего ряда (колосники верхнего ряда также выполнены в виде усеченных конусов).

Верхние кромки колосников 7 верхнего ряда лежат на поверхности гранулированного (табл етиро ван ного) слоя катализатора. Колосники 7 жестко соединены между собой, например, с помощью приваренных полос 8, а также жестко соединены с нижним рядом колосников 4 посредством конического или плоского фланца 9, прутка 10 и служат каркасом, на котором укрепляют нихромовую сетку 11. На сетке 11 располагают комплект платиноидных сеток.

Верхние кромки колосников 4 (фиг. 1 и 2) и 7 (фиг.1) образуют поверхности, кривизна которых повторяет кривизну опор за счет одинаковой длины колосников нижнего 4 и верхнего 7 рядов соответственно, следовательно, кривизна поверхности каталитического элемента (гранулированного катализатора и комплекта платиноидных сеток) повторяет кривизну поверхности, образованную верхними кромками опор.

Аппарат для окисления аммиака работает следующим образом.

Поток аммиачно-воздушной смеси поступает в корпус 1 через штуцер 2, плоские и конические распределительные сита. Далее газовая смесь проходит через каталитический элемент, который работает при 900°С. Образовавшиеся нитрозные газы поступают в технологическую схему цеха.

Испытания устройства проводят на модельном контактном аппарате с использованием промышленного газа и на отечественном аппарате неконцентрированной азотной кислоты, работающем под давлением 0,716 МПа. Используют аппарат окисления аммиака, конструкция которого показана на фиг.1 и 2. Каталитический элемент как с двухступенчатым, так и с платиноидным катализатором имеет форму, которая описывается уравнениями (9 уравнений, табл.1).

Платиноидный каталитический элемент состоит из одних платиноидных сеток массой 21,74-22,86 кг, двухступенчатый - из платиноидных сеток массой 14,9-15,2 кг и слоя неплатинового оксидного катализатора высотой 90-110 мм (прототип 120-140 мм).

В препарат подают 58000 нм³/ч аммиачно-воздушной смеси с концентрацией аммиака 10,5% при давлении 0,716 МПа и 205-210°С. Температура каталитического элемента 900°С, продолжительность испытаний каждого образца - не менее 700 ч. Данные, характеризующие связь кривизны каталитического элемента и потерь платины приведены в табл.1.

Из таблицы следует, что предлагаемые каталитические элементы (п.п.3-7) обеспечивают максимальный положительный эффект, т.е. минимальные потери платины'на тонну азотной кислоты, что свидетельствует обоптимальном режиме работы катализатора. При выходе значений кривых за пределы указанной области положительный эффект отсутствует. Это означает, что профиль каталитического элемента, полученный при его вертикальном сечении по диаметру, должен находиться в области, ограниченной кривыми, которые описываются указанными уравнениями. В результате этого поверхность катализатора находится в зоне равных скоростей газового потока, что исключает скользящие и другие потоки, ухудшающие аэродинамическую обстановку. При этом размеры платиноидных сеток доведены до оптимальных.

Предлагаемый каталитический элемент может быть реализован в любом контактном аппарате. Использование экспериментальных образцов предлагаемого контактного аппарата обеспечивает по сравнению с известными контактными аппаратами разномерную нагрузку всей поверхности каталитического элемента аммиачно-воздушной смесью, а следовательно, снижение вложений и потерь платинового катализатора, минимальное - не боолее 0,08 МПа, при работе на двухступенчатом катализаторе, гидравлическое сопротивление катализаторной зоны и связанное с ним сохранение производительности агрегата по кислоте, повышение надежности работы контактного аппарата за счет значительного уменьшения температурных деформаций элементов конструкций контактного узла, а следовательно, увеличение срока его эксплуатации.

Использование такого контактного

аппарата с платиноидным катализатором

позволяет повысить количество перерабатываемой аммиачно-воздушной смеси, а

5

1659085

6

следовательно, производительность агрегата по азотной кислоте. Пробег агрегата между регенерациями катализатора можно увеличить на 720 ч.

Claims

Формулаизобретения Аппарат для окисления аммиака, включающий вертикальный корпус со штуцером для ввода аммиачно-воздушной смеси, установленные в корпусе опоры е размещенны- 10 ми на опорах и жестко соединенными с ними колосниками 8 виде усеченных конусов и размещенные на них платиноидные сетки или двухступенчатый катализатор, состоящий из слоя гранулированного ка- 15 тализатора с размещёнными на нем платиноидными сетками и расположенными под ними, в верхней части гранулированного катализатора колосниками верхнего ряда, жестко соединенными между собой и по 20 меньшей мере в двух местах с нижним рядом колосников, при этом верхние кромки

колосников верхнего ряда,размещены эквидистантно верхним кромкам колосников нижнего ряда, отличающийся тем, что, 5 с целью снижения расхода платинового катализатора и неплатинового, а также повышения надежности работы аппарата, опоры под колосники и сам каталитический элемент выполнены в форме параболы с вершиной, направленной навстречу потоку газовой смеси, при этом кривизна поверхности каталитического элемента повторяет кривизну опор и ограничена кривыми поверхностями, определяемыми по следующим зависимостям

для верхней кривой у= 6,60 · 1 ^мх²+1,20х для нижне кривой у= 4,28 * 10'⁴х²+0,83х. где у - высота каталитического элемента в данной точке;

х - расстояние от начала дуги по диаметру до проекции данной точки на диаметр каталитического элемента.

Потери платинового катализатора при использовании каталитических элементов различной формы

№№ пп Характеристика формы поверхности каталитического элемента Потери платины, Г Р/т кислоты На двухступенчатом катализаторе На платиноидном катализаторе 1 у = -7,9 · 10""х²+ 1,49 х 0,127 0,148 2 у =-6,7 · 1θΛ²+ 1,38 х 0,116 0,133 3 у = -6,6 · 10^_4х²+ 1,29 х 0,080 0,112 4 у = -6,07 · 10"⁴х² + 1,19 х 0,082 0,113 5 у = -5,463 · 10 ⁴х² + 1,07 х 0,081 ‘ 0,111 6 у = -4,86 · 1θΛ² + 0,98 х 0,76 0,110 7 у = -4,28 ·Ί0~⁴χ² + 0,83 х 0,79 0,113 8 у = -4.13 · 10 ⁴х² + 0,775 х 0,113 0,132 9 у = -3,9 · 10 ⁴х² + 0.71 х 0,130 0,145 10 Коническая(прототип) 0,137 0,149

1659085