Способ пассивации железного катализатора для синтеза аммиака

Способ пассивации железного катализатора для синтеза аммиака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПАССИВАВДШ ЖЕЛЕЗНОI ГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА, включакщий обработку восстановленно;го катализатора кислородсодержащим газом при 400-530 С, о тли на rent и и с я тем, что, с целью сокра-г щения продолжительности пассивации, в качестве кислородсодержащего газа используют азотоводородную смесь производства аммиака, содержащую 0,001-0,1 об.% кислорода, и обработку ведут вначале при 400-530с, давлении 100-300 ат и объёмной скорости газа 5000-20000 ч, затем при снижении температуры катализатора до 60-80°С давление уменьшают до 1826 ат с последзгющим увеличением содержания кислорода в смеси в количестве , обеспечивающем дальнейшее снижение температуры катализатора (Л до 20-40с, заменой азотоводород кислородной на азотокислородную смесь, содержащую 1,0-21,0 обД кислорода , и снижением давлениядо атг мосферного.: 4 Vl tib Nd

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° U

РЕСПУБЛИН ((9) (! () (2 t ) 3501347/23-04 (22) 15.10.82 (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) Л.Д.Кузнецов, В.И. Царев, П.Д.Рабина, А.В.Крылова, Ш.Ш.Мищенко, Н.С.Торочешников, А.М.Апексеев и Р.В.Харламов (53) 66.097.3(088.8) (56) 1. Технологический регламент производства катализатора марки

СА-1 в восстановленном виде Чирчикского электрохимического.комбината. г. Чирчик, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 0 3464232/04, кл. В 01 3 37/14 ° 1982.

3. Авторское свидетельство СССР

И 9l4080; кл. В 01 J 23/74, 1979 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ПАССИВАЦЯИ ЖЕЛЕЗНО ГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА, включающий обработку восстановленно4(я) B 01 J 37/14 В 01 Л 2 го катализатора кислородсодержащим о газом при 400-530 С, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокра-, щения продолжительности пассивации, в качестве кислородсодержащего газа используют азотоводородную смесь производства аммиака, содержащую

0,001-0,1 об.Х кислорода, и обработ-, ку ведут вначале при 400-530 С, даво ленин 100-300 ат и объемной скорости газа 5000-20000 ч, затем при снижении температуры катализатора до

60-80 С давление уменьшают до 18о

26 ат с последующим увеличением содержания кислорода в смеси в количестве, обеспечивающем дальнейшее снижение температуры катализатора до 20- 40 С, заменой азотоводород»

0 кислородной на азотокислородную смесь, содержащую 1,0-21,0 обЖ кислорода, и снижением давления до ат-, мосферного.

1147427

Изобретение относится к производству катализаторов, в частности к пассивации пйрофорных металлических катализаторов для синтеза аммиака. 5

Известен способ пассивации железного катализатора для синтеза аммиака путем обработки восстановленного катализатора азотом или аэотоводородной смесью, содержащими 10 небольшие концентрации кислорода, при температурах 20-70 С Я . а

Однако известный способ .весьма продолжителен и требует больших расходов пассивирующих смесей, что 15 делает нерентабельным его использование на крупных агрегатах синтеза аммиака, Образующаяся при этом пассивирующая пленка не обладает требуемыми защитными свойствами. 20

Известен способ пассивации восстановленного катализатора для синтеза аммиака путем обработки катализатора вначале водной азотоводородной смесью при 250-350 С, затем о при достижении температуры 130-170 С смесью водяного пара с азотом и при снижении температуры катализатора до 50-70 С смесью кислорода о и азота f2)

Недостатками данного способа являются сложность технологии процеоса, требующая использования газовых смесей;.различных составов, и ограниченность его применения для отработанных катализаторов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ пассивации железного катализатора для син- 40 теза аммиака путем обработки восстановленного катализатора кислородсодержащим газом при 400-540 С и ат о мосферном давлении с последующим охлаждением в потоке аэотокислородной смеси. В качестве кислородсодержащего газа используют азотокисло; родную смесь, содержащую 2-15 об.Х кислорода и для охлаждения используют ту же азотокислородную смесь с указанным содержанием кислорода P3) .

Недостатком указанного способа является большая продолжительность пассивации, которая в случае внеколонного восстановления катализатора 5 синтеза аммиака (загрузка- 10 т) составляет 20 сут при объемной скорости азотокислородной смеси

1000 ч и концентрации кислорода в ней 2Х.

Цель изобретения — сокращение продолжительности пассивации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пассивации железного катализатора для синтеза аммиака путем обработки восстановленного катализатора кислородсодержащим газом при 400-530 С, в о качестве кислородсодержащего газа используют азотоводородную смесь производства аммиака, содержащую

0,001-0,1 об.Х кислорода, и обработку ведут вначале при 400-530 С, давлении 100-300 ат и объемной скорости газа 5000-20000 ч при снижении температуры катализатора до

60-80 С давление уменьшают до 18а

26 ат с последующим увеличением содержания кислорода в смеси в количестве, обеспечивающем дальнейшее снижение температуры катализатора а до 20-40 С, заменой азотоводород-кислородной на азотокислородную смесь, содержащую 1,0-21,0 об.X кислорода, и снижением давления до атмосферного.

Использование изобретения дает возможность снизить время пассивации до 18 ч (вместо 15-20 сут по прототипу) .

При концентрации кислорода в азотводородной смеси 0,001-0,1Х и объемных скоростях циркулирующего газа

5000-20000 ч создаются условия, когда с пассивацией катализатора од- новременно происходит его охлаждение. Скорость теплоотвода обеспечи вает продолжительность процесса, достаточную для приготовления непирофорного катализатора. Работа на объемных скоростях циркулирующего

-1 газа ниже 5000 ч связана с увеличением продолжительности периода пассивации катализатора. При объемнык скоростях вьппе. 20000 ч охлаждение катализатора протекает настолько быстро, что пассивирующая пленка не успевает образоваться.

Увеличение концентрации кислорода в циркулирующей аэотоводородной смеси выше 0,1Х приводит к повьппению взрывоопасной системы. Если после обработки катализатор проявляет остаточную пирофорность, ее устраняют до" пассивацией катапизатора аэотокислородными смесями.

1147427

50

Используемые параметры снижения давления соответствуют компрессии первой ступени.

Испытание предлагаемого способа проводят на промышленных колоннах синтеза аммиака с катализатором

СА-1 следующего состава, мас.Х:

Fe0 29-36

К О 0,7-1,0

А1,0, 3,0-4,0

СаО 2,0-3,0

М8О До 0,7

8i0 До 0,7 гО Остальное

Пример 1. В агрегат синтеза аммиака, мощностью 1360 т/сут, в колонну которого загружают катализатор типа СА-1 (ГОСТ 6-03-.71-73) в количестве 100 т, подают технологический азот в линию свежей азотоводородной смеси (160000 м /ч) перед компрессором в количестве

1000 м /ч. Содержание кислорода в технологическом азоте 1Х. Азот вместе с аэотоводородной смесью сжимают 25 компрессором до 300 ат и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей аэотоводородной. смесью (700000 м /ч) .

После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводород- ЗО

1. 10 "100 иой смеси составляет = 0,00 17.

Скорость циркуляции кислородсодер-1 1 жащей аэотоводородной смеси 5000 ч

Реакция. синтеза в результате обра. З5 тимого отравления катализатора кислородом замедляется, нарушается автотермичность процесса, и колонна (катапизатор) начинает охлаждаться.

Одновременно происходит пассивация катализатора. По мере .охлаждения о катализатора до 60-80 С скорость циркуляции уменьшают, давление снижают до .26 ат и технологический азот со свежей аэотоводородной 45 смесью, концентрация кислорода в .

10 1000 .котоРой составляет — — = 0,006а, пускают через колонну на проток.

При этом, сохраняя неизменной скорость подачи технологического азота, количество азотоводородной смеси уменьшают, таким образом, увеличивая содержание кислорода в смеси для обеспечения дальнейшего Ж снижения температуры катализатора о до 20-40 С. После этого в колонну начинают дозировать воздух, следя за тем, чтобы температура не возрас" тала, и снижают давление до атмосфер ног о . Общая пр одолжи тел ьн ос ть процесса, включая охлаждение, составляет около 8 сут. Начальная тем пература обработки катализатора

530 С.

Пример 2, В агрегат синтеза аммиака, мощно-тью 1360 т/сут, в колонну которого загружают катализатор типа СА-1 в количестве 100 т, подают технологический азот в линию свежей аэотоводородной смеси перед и компрессором в количестве 1000 м /ч.

Содержание кислорода в технологическом азоте — 1 . Температура начала обработки катализатора 400 С а (или 460 С) . Азот вместе со свежей азотоводородной смесью сжимают компрессором до 100 ат (или 200 ат) и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей азотоводородной смесью. После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводород. ной смеси составляет 0,001Х.Скорость циркуляции кислородсодержащей азотово. дородной смеси 5000 ч 1. Дальнейшее описание процесса аналогично примеру

1, только давление снижают до 18 ат и вместо воздуха используют техноло-. гический азот.

Пример 3. Описание процесса и его параметры аналогичны примерам и 2. Исключение составляет скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси — 20000 ч 4, Общая продолжительность процесса, включая охлаждение катализатора, составляет около 7 сут.

Пример 4. В агрегат синтеза аммиака, мощностью 1360 т/сут (катализатор СА-1, количество 100 т), подают технологический азот. в линию 1 свежей азотоводородной смеси перед компрессором в количестве 3000 м /ч.

Содержание кислорода в технологическом азоте 2 . Температура начала обработки катализатора 530 С . Азот о вместе со свежей аз отоводородной смесью сжимают компрессором до 300 ат и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей аэотоводородной смесью.

Скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси 5000 ч" .

После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводородной

20 3 !00 смеси составляет = 0 007а.

860000

11474

Составитель Т.Белослюдова

Техред С.Легеза

Корректор M.Демчик

-4

Подписное

Редактор M.Ìèòåéêî

Заказ 1441/9 Тираж 541

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб °, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В

Дальнейшее описание процесса аналогично примеру 1, только давление снижают до 22 ат. Общая продолжитель ность процесса, включая охлаждение катализатора, составляет 36 ч. 5

Пример 5. В агрегат синтеза аммиака, мощностью 1360 т/сут (катализатор СА-1, количество

100 т), подают технологический азот в линию свежей азотоводородной смеси в количестве 3000 м /ч. Содержание кислорода в азоте 2Х. Температура начала обработки катализатора 400 С (или 460 С) . Азот вместе со свежей азотоводородной смесью 15 сжимают компрессором до 100 ат (или 200 ат) и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей азотоводородной смесью. После смешения концентрация кислорода в циркулирующей 20 азотоводородной смеси составляет

0,007Х. Скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси

5000 ч . Дальнейшее описание процесса аналогично примеру 1. Общая продолжительность процесса составляет около 36 ч.

Пример 6. Описание процесса и его параметры аналогичны примерам

4 и 5. Исключение составляет ско- ЗО рость циркуляции кислородсодержащей

> азотоводородной смеси «15000 ч

Дальнейшее описание процесса анало гично примеру 1. Общая продолжительность процесса составляет около суток.

Пример 7. В агрегат мощностью 1360 т/сут (катализатор СА-1, количество — 100 т) подают технологический азот в линию свежей азотово- 40 дородной смеси в количестве

7000 м /ч. Содержание кислорода в технологическом азоте 10Х. Температура начала обработки катализатора ,530 С. Азот вместе со свежей азото- 4s водородной смесью сжимают компрессо4 ром до 300 ат и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей азотоводородной смесью. Скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси 5000 ч . После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводородной смеси составляет.

О, 1Х. Дальнейшее описание процесса аналогично примеру 1, только вместо воздуха используют технологический азот. Общая продолжительность процесса, включая охлаждение катализатора, составляет 18 ч..

Пример 8. В агрегат синтеза аммиака мощностью 1360 т/сут (катализатор СА-1, количество 100 т) подают технологический азот в линию свежей азотоводородной смеси в количестве 7000 м /ч. Содержание кислоро.да в азоте 10Х. Температура начала обработки катализатора 400 С (или о

460 С) . Азот вместе со свежей азотоводородной смесью сжимают компрессором до 100 ат (или 200 ат) и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей азотоводородной смесью. После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводородной смеси. составляет 0,1X. Скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси 5000 ч . Дальнейшее описание процесса аналогично примеру 1. Общая продолжительность процесса составляет 18 ч.

Пример 9. Описание процесса и его параметры аналогичны примерам 7 и 8. Исключение составляет скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси — 20000 ч

Общая продолжительность составляет

18 ч.

Предлагаемый способ пассивации отличается универсальностью, так как его использование возможно при— выгрузке отработанного катализатора и

is случае временной остановки агрегата.