Платиновый сетчатый катализатор окисления аммиака
Сплавы платины с некоторыми металлами платиновой группы (Pd, Rh) являются непревзойденными катализаторами для избирательного окисления аммиака в оксид азота [14]. Их используют в виде сеток разных размеров, благодаря чему создается большая поверхность катализатора в конвекторе при относительно малом расходе платины. Обычно применяют сетки с диаметром проволоки 0,045—0,09 мм.
Площадь сетки, не занятая проволокой, составляет примерно 50—60 % общей площади. При изготовлении сеток из проволоки другого диаметра число сплетений изменяют таким образом, чтобы свободная площадь сетки оставалась в указанных пределах.
Платиновые катализаторы имеют сравнительно большую рабочую площадь поверхности, которая слагается из площади поверхности всех нитей сетки, приходящихся на массу 1 м2 сетки катализатора. Так, при диаметре платиновой проволоки, равном 0,09 мм, и числе сплетений (отверстий) в 1 м2 1024 • 104 исходная площадь поверхности составляет 2-3,14-0,009 j/1024 = 1,809X X 104 м2 для 1 м2 сетки. В процессе работы катализатора в контактном аппарате фактическая площадь поверхности проволоки возрастает в десятки раз, однако все расчеты ведут на исходную поверхность. В табл. 3.3 дана характеристика некоторых катализа - торных сеток, используемых в промышленности [14].
Платина, предназначенная для изготовления катализатора, не должна содержать железо, так как в присутствии даже 0,2 % Fe значительно снижается выход оксида азота. Чистая платина при высоких температурах быстро разрушается, и ее мельчайшие частички уносятся с потоком газа. При добавлении родия катализатор становится более устойчивым в условиях эксплуатации при повышенной температуре. Введение в сплав палладия приводит к небольшому снижению механической прочности катализатора, однако его активность проявляется при несколько пониженных температурах.
|
Таблица 3.3 Характеристика катализаторных сеток
|
В СССР наибольшее распространение получили катализа - торные сетки следующего состава, % (масс.): Pt — 92,5; Pd — 4;_ Rh— 3,5 (для работы при атмосферном давлении); Pt — 92,5; Rh — 7,5 (для работы при повышенном давлении). Эти сетки обладают высокой активностью, избирательностью, имеют хорошую - механическую прочность и в короткий срок легко поддаются регенерации.
Платиновые катализаторы чувствительны к некоторым примесям, содержащимся в исходном газе. Так, наличие в газе 0,00002 % РН3 снижает степень конверсии до 80 %. Менее сильными ядами являются H2S, пары ацетилена, смазочных масел, оксиды железа и другие вещества. Регенерируют сетки, обрабатывая их 10—15 % раствором НС1 при 60—70°С-в течение 2 ч. Затем сетки тщательно промывают дистиллированной водой, сушат и прокаливают в пламени водорода. В процессе работы изменяется физическая структура сеток и уменьшается механическая прочность сплава, что увеличивает потери металла и сокращает срок службы катализатора.
