ТЕХНОЛОГИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ

Производство катализаторов конверсии оксида углерода

Конверсия СО является составной частью процесса производ­ства водорода для синтеза аммиака и гидрирования органических соединений. Паровая конверсия идет по реакции

СО + Н20 = С02 + Н2 + Qx

В присутствии катализаторов, которые готовят на основе оксидов Fe, Cr, Си, Zn, А1 и других металлов [14].

Рассмотрим способы получения и свойства двух отечественных промышленных контактных масс марок среднетемпературного катализатора СТК-1 и низкотемпературного НТК-4.

Катализатор марки СТК-1. Выпускают в виде таблеток раз­мером 5x5 мм.

Катализатор имеет следующие характеристики:

Насыпная плотность, г/см3.................................. 1,2

Удельная площадь поверхности, м2/г. . . 25—30

Пористость, %...................................................... 60—65

Преобладающий радиус пор, нм.......................... Примерно 200; 2000

Прочность иа раздавливание, МПа.... 3,5

Константа скорости при 350 °С, см3/(г-с) . . 1,2—1,4 Состав, % (масс.):

Fe2Os................................................................. 85—93

Cr2Os................................................................. 6,5—10

Активной частью катализатора является магнетит Fe304. В первоначальный же состав массы входит a-Fe203 —кристалли­ческий оксид железа ромбоэдрической структуры. Для превраще­ния a-Fe203 в активный магнетит катализатор восстанавливают смесью, содержащей СО, Н2, С02 и водяной пар. Восстановление обычно производят в цехах — потребителях катализатора. Про­цесс идет при 500 °С и атмосферном давлении по следующим реакциям:

3Fe203 + СО = 2Fe304 + С02 + 50,9 кДж/моль, ЗРе203 + Н2 = 2Fe304 + Н20 + 9,6 кДж/моль.

Условия восстановления должны быть выбраны так, чтобы Fe203 восстанавливался до Fe304, но дальнейшего восстановления до металлического железа не происходило. Равновесие между фазами Fe203 и Рез04 определяется соотношениями Н2 : Н20 и СО : С02. Наличие пара в рабочем газе гарантирует, что ката­лизатор не восстановится до железа, а кроме того, ускоряет реак­цию СО с водяным паром и уменьшает отношение СО к С02 ниже области возможного восстановления катализатора [114].

Предполагают, что оксиды хрома образуют твердые растворы в магнетите шпинельного типа.

Процесс приготовления катализатора включает следующие типовые стадии: 1) приготовление рабочих растворов; 2) осажде­ние гидроксида; 3) смешение исходных составляющих; 4) сушка; 5) таблетирование. ■ " ' ~

Производство катализаторов конверсии оксида углерода

Шилка; 9 — элеватор; 10 — бункер; 11 — смеситель твердых фаз; 12 — таблеточная машина; 13 — выпарной аппарат; 15 — вентилятор; 16 — воздухоподогреватель; 17 —

Циклон

Технологическая схема представлена на рис. 3.10.

В реакторе 1, предварительно заполненном обессоленным кон­денсатом, при работающей мешалке и 80—90 °С растворяют Сг03. Параллельно в реакторе 2 готовят раствор нитрата железа. Рас­творение ведут при 60 °С и постоянном перемешивании. После растворения Fe(N03)3 в реакторе 3 осаждают гидроксид железа из раствора 25 %-й аммиачной водой:

Fe (N03)3 + 3NH4OH = Fe (OH)3 + 3NH4NOs.

Осаждение ведут при 60 °С, тщательном перемешивании и до­бавлении аммиачной воды небольшими порциями. Полученную суспензию насосом 4 перекачивают в декантатор 5, где она отстаи­вается в течение 2 ч, и далее осветленную жидкость сливают в сборник 6. Жидкость представляет собой 20 % раствор аммиач­ной селитры. После слива жидкости сгущенную суспензию дважды декантируют. Осветленную часть жидкости снова переводят в сборник 6, а сгущенная суспензия самотеком поступает в реак­тор-смеситель 7. Туда же подают раствор из реактора 1.

Суспензию катализатор ной массы перемешивают в течение получаса и подают в распылительную сушилку 8. Сушат подо­гретым воздухом, циркулирующим с помощью вентилятора. Воз­дух нагревают до 400 °С в воздухоподогревателе с помощью топоч­ных газов, образующихся при сжигании природного топлива.

Влажность высушенного продукта не превышает 2 %. Сухую массу элеватором 9 подают через приемный бункер 10 в смеси­тель 11, где смешивают с графитом. Содержание графита в массе составляет около 1,5 % (масс.). Таблетирование производят в таб­леточной машине 12.

Пористость фсв получаемых гранул в значительной степени определяется давлением Р прессования:

Фсв = е ехр (— аР). (3.25)

Здесь е — исходная пористость (порозность) гранул нлн порошка; а — кон­станта, характеризующая способность порошка к уплотнению.

Иногда для придания большей прочности таблеткам порошок предварительно гранулируют со связующим веществом и только после этого направляют в таблеточную машину.

Аммиачная селитра насосом из сборника 6 подается в выпар­ной аппарат 13. Упаренный до концентрации 50—60 % раствор

Производство катализаторов конверсии оксида углерода

Рис. 3.11. Схема производства катализатора HTK-4:

/ — реактор с мешалкой; 2 — пластификатор; 3, 6 — сушилки; 4 — лрокалочиая печь; 5, 7 — смесители; 8 — таблеточная машина

Катализатор НТК-4. Катализатор выпускается в виде таблеток размером 5x5 мм [14] состава % (масс.):

CuO 54±3 ZnO И±1,5

Сг203 14±1,5 А1203 19,6±2

Катализатор имеет следующие характеристики:

Насыпная плотность, г/см3.................................. 1,5-М,6

Удельная площадь поверхности, м2/г. . . 50-^60

Пористость, %..................................................... 50-^60

Прочность на раздавливание, МПа.... 35-^40

Стадию смешения исходного сырья — гидроксокарбоната меди, гидроксида алюминия и хромовой кислоты — проводят в пласти­фикаторе 2 с паровым обогревом (рис. 3.11). Полученную массу сушат 8—10 ч на ленточной сушилке 3 при 100—120 °С, во вра­щающейся прокалочной печи 4, обогреваемой топочными газами, при температуре примерно 450 °С в течение 6—8 ч. Прокаленную шихту повторно смешивают со связующей добавкой (бихромат меди с оксидом цинка) в шнековом смесителе 5, подсушивают на ленточной сушилке 6 при 100—110 °С в течение 8—10 ч, смеши­вают в смесителе 7 с графитом и таблетируют на таблеточной машине 8.

ТЕХНОЛОГИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ

Как уже отмечалось, к числу важнейших характеристик контакт­ных масс относится их пористая структура — размер поверхности, суммарный обьем пор и их распределение по радиусам [20, 51, 216, 217]. Ниже приведены …

МАШИНЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

К этой группе оборудования катализаторных предприятий от­носят машины для измельчения и классификации твердых ма­териалов, смешения и уплотнения сыпучих и пастообразных полу­продуктов, а также для гранулирования и таблетирования ката­лизаторов. В настоящем …

Методы определения поверхности по изотермам адсорбции

Эти методы делят на три основные группы: объемные, весовые и методы, основанные на измерении теплопроводности (динами­ческие). В объемном методе при данном давлении измеряют изменение объема газа, которое и служит мерой …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.