автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Катализаторы сложных геометрических форм и малых размеров для усовершенствованного процесса конверсии природного газа

рг 6 ОД

Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза". (АО "ГИАП")

На правах рукописи

АСТАНОВСКИЙ ДМИТРИЙ ЛЬВОВИЧ

КАТАЛИЗАТОРЫ СЛОЖНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФОРМ И МАЛЫХ РАЗМЕРОВ ДЛЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ПРОЦЕССА КОНВЕРСИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

05.17.01. - Технология неорганических веществ.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации нд. соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Акционёрном обществе открытого типа "Научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза'ЧАО ТИАП").

Научный руководитель: кандидат химических наук, старший научный сотрудник Т.А. Семенова.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор. С.П.Сергеев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, академик РИА, О.С.Чехов; кандидат технических наук, доцент, А.М.Алексеев.

Ведущая организация:

Новомосковский институт азотной промышленности.

Защита диссертации состоится @ <р&в>рал'Я 1995 г. в tчас. на заседании Специализированного Совета АО ТИАП" N К158. 01.01 по адресу: г.Москва, ул. Земляной Вал. 50. Автореферат разослан »_£_" ШбОРЯ 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук,

старший научный сотрудник. # В.И. Трубникова

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Одним из наиболее распространенных способов получения водорода и си-г-'-газа для производства аммиака и метанола является к.т: .: этическая паровая и паровоздушная конверсия природного газа в трубчатых печах и шахтных реакторах. Одним из путей улучшения технико-экономических показателей проведения ; процесса конверсии является повышение активности и селективности катализатора. Решение этой задачи приведет к снижению энергопотребления за счет уменьшения гидравлического сопротивления' слоя и соотношения пар/газ,■ а также к сокращению металлоемкости каталитических реакторов. Это может быть достигнуто путем использования катализаторов конверсии природного газа различных геометрических форм и размеров и оптимального химического состава, произведенных по сравнению с таблетир'ованием наиболее дешевым и доступным экструзионным методом. Актуальность и экономическая эффективность использования катализаторов сложной геометрической формы и малых размеров в настоящее время усиливается вследствие повышения до мирового уровня -в странах СНГ цен на энергоносители й материалы.

Целью работы была разработка и экспериментальное исследование экструзионных катализаторов конверсии природного газа сложных геометрических форм и малых размеров, имеющих высокую степень использования объема гранул, а также выбор конструкции реактора, позволяющего использовать мелкозернистый катализатор; повышение пластичности формуемых масс при изготовлении носителей высокоселективных катализаторов путем введения модифицирующих добавок; совершенствование метода исследования активности катализаторов и получение экспериментальных данных по теплопроводности катализатора конверсии природного газа.

Научная новизна. Проведены исследования влияния Формы и размеров гранул экструзионного катализатора на его активность. Установлено, что уменьшение толщины стенок катализатора сложной геометрической формы или уменишение размеров гранул катализатора при сохранении требуемой механической прочности обеспечивает повышение степени использования обь-ема катализатора. Исследована и испытана опытно-промышленная партия"катализатора сложной геометрической формы. Наряду с повышением активности установлено снижение гидравлического сопротивления слоя катализатора. Впервые рассмотрен вопрос

использования мелкозернистого катализатора в реакторе с радиальным ходом газа и подводом тепла извне.

Определены зависимости физико-химических характеристик носителя катализатора от содержания в прокаленной массе носителя при введении его в виде алюмомагниевой шпинели и магния углекислого основного. Показано, что введение таких модифицирующих добавок наряду с увеличением пластичности формуемой массы повышает селективность катализатора.

Впервые получены экспериментальные данные теплопроводности катализатора конверсии природного газа в зависимости от температуры.

Разработан трехканальный лабораторный реактор, позволяющий проводить сравнительные исследования активности одновременно трех образцов катализатора.

Практическая ценность работы. Показана перспективность применения мелкозернистых катализаторов для проведения процесса конверсии природного газа в реакторах с радиальным ходом потока среды.и катализатора сложной геометрической формы в трубчатых печах. Результаты исследований активности, ' селективности, теплопроводности катализатора рекомендуется использовать при проведении инженерных расчетов процесса конверсии природного газа. Проведено промышленное испытание и внедрение опытно-промышленной партии катализатора паровой конверсии природного газа сложной геометрической формы на Кемеровском ПО "Азот". Разработан и внедрен трехканальный лабораторный реактор для проведения сравнительных исследований активности одновременно трех образцов катализатора.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на XXVIII научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ГИАП и Филиалов (г.Гродно, 1989 г.), на 23-м Международном Конгрессе"АХЕМА" Франкфурт на Майне, 1991г.), на 9-й Всемирной конференции по энергии водорода (Г.Париж, 1992 г. ).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения. шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, включая 40 таблиц и- 22 рисунков, список использованной литературы из 131 наименования, приложения на 21 страница.

Основное содержание работы.

Во введениии обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели работы, изложены основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ имеющихся в литературе данных по катализаторам и условиям проведения процессов паровой и паровоздушной каталитической конверсии природного газа. Рассмотрены основы кинетики процесса. Особое внимание уделено способам и аппаратам, используемым для проведения этих процессов.

На основе анализа литературных данных сформулирована задача по исследованию катализаторов конверсии природного газа оптимальных геометрических форм и размеров, имеющих высокую степень использования объема гранул и усовершенствованию процесса в реакторе с радиальным ходом газа.

Во второй главе представлено описание использованных в работе экспериментальных установок и методов исследования носителей и катализаторов.

В образцах гранул носителя и катализатора определялись механическая прочность,- водопоглощение. удельная поверхность, плотность и объем пор, объемная усадка.

При исследовании мелкозернистых цилиндрических носителей экспериментально определялись удельная поверхность слоя (это суммарная поверхность всех составляющих его гранул в единице обьема), порозность и насыпная плотность.

Активность исследуемых образцов катализатора конверсии природного газа определялась на проточно-циркуляционной установке при температурах 600, 700 И 800°С под атмосферным давлением и в "однорядном" и трехканальном проточных реакторах при температурах 600 и 800°С и давлении 3 КПа.

С целью получения сравнимых наиболее достоверных данных по активности катализатора, ускорения исследования гетерогенных каталитических процессов при высоких температурах, под давлением был разработан и внедрен трехканальный лабораторный реактор, который позволяет в равных условиях - по температуре, давлению, составу входящего газа - проводить сравнительные исследования кинетики одновременно трех образцов катализатора или катализатора одной марки при разных объемных скоростях.

Для определения теплопроводности катализатора конверсии

природного газа был применен нестационарный метод в условиях регулярного теплового режима, разработанный для нахождения теплопроводности сплошного катализатора.

В третьей главе изложены результаты исследований экс-трузионных носителей и катализаторов конверсии природного газа различных геометрических форм и размеров, а также влияние модифицирующих добавок на свойства носителя.

Для исследования образцов катализатора из одного замеса в одинаковых условиях были приготовлены образцы носителей экструзионным методом в виде цилиндров, колец и цилиндров с семью отверстиями. Образцы изготавливались по технологии приготовления носителей катализаторов как ПШ1-3-6Н. так и ГИАП-8, широко используемых в промышленности.

Гранулы носителя катализатора малых геометрических размеров и сложного профиля по сравнению с носителями в виде цилиндров.и колец с размерами, применяемыми в промышленности, изготовленные в одинаковых условиях, отличаются более высокой удельной поверхностью и водопоглощением. Так, например. удельная поверхность гранул носителя катализатора, а, следовательно, и удельная поверхность слоя из цилиндров с 7 отверстиями в 1,6-2,1 раза больше по сравнению с удельной поверхностью слоя из применяемых в настоящее время цилиндров и в 1,3 раза больше - применяемых носителей в виде колец.

В то же время удельная поверхность слоя из мелкозернистого носителя в 2-2,5 раза больше по сравнению с удельной поверхностью слоя из цилиндров о 7 отверстиями.

Для исследования влияния форм и размеров катализатора на константу скорости реакции метана с водяным паром на приготовленные образцы носителя были нанесены активный компонент и промоторы пропиткой азотнокислыми солями никеля и алюминия. При этом стремились, чтобы конечная концентрация никеля в катализаторе была равна 7,5% масс.

Исследование активности образцов катализатора проводили при атмосферном давлении при температуре 600-800°С на проточно - циркуляционной установке.

Геометрические характеристики и активность приготовленных образцов катализаторов представлены в таблице 1.

Константа скорости реакции, отнесенная к работающему обьему гранулы катализатора, •есть величина постоянная для каждого катализатора. Учитывая, что толщина работающего слоя

Таблица 1.

Влияние формы и размеров катализатора на константу скорости реакции метана с водяным паром при температуре 600°С.

N оО- раа- иа Марка ката-лиаа-тора Форма и размеры гранул, мм ОСь ем гранулы Уг.,с*э Поверхность гранулы 5г. ,см2 Удельная поверхность гранулы 5Г/Уг см2/см3 Время' работы, час. Объемная скорость, час"1 Отношение НгО/С Состав сухого конвертированного газа, X об. Степень превращения СШД Скорость реакции мл/чсм2 К, мл/ч смгатм

С0г СО Нг СН4 НгО

1 г Э 4 8 в 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1« ГИАП-3-6Н Цилиндр 0,63 7,77 12.2 18,0 6000 2.10 5.1 12.8 56.5 3.9 22.2 81.8 0,470 12,0

0 4,8x5 "

7 г1анул

г гямьэ-ем .Цилиндр 2,44 10,55 4.1 16,0 6020 1.8 9.3 46.7 10.2 29.0 Е7.0 0.856 8.4

013,9x16,1

3 ГИАП-3-6Н Цилиндр 1,49 13,21 в,9 17,5 6540 1,99 4,9 12,6 57,6 4,2 20,8 80,7 0,590 14.3

с 7 отв.

! 42,6x1.8x14

4* ГИАП-8 Цилиндр 0,63 7,83 12.2 37,5 6000 1.72 3,5 14,5 59,9 4.7 17,4 79,5 0,407 8,5

04.6x5.3

7 гран. *

5 ГИАП-8 Цилиндр 2.65 8.80 4.4 18.5 5750 2,13 4.8 9.4 47.0 8,8 30,0 61,8 0,807 9,2

013,0x15,1

6 ГИАЛ-8 Кольцо 1,66 10,50 6.3 13.5 6210 2.10 5.5 9.5 50.0 7,7 27.3 66.0 0.650 8.4

1 112,8x4,8x15

7 ГИАП-8 Цилиндр с 7 1.70 12,30 7,2 13,0 6120 1,92 5,0 11,8 56,5 5,6 21.1 75,0 0.634 11.3

отв. 012,IX

1,5x13.8

* Данные в графах 4 и 5 соответствуют семи гранулам, что по объему соответствует одной промышленной таблетке.

составляет примерно О,1-0,2 мм от внешней поверхности гранулы. активность катализатора пропорциональна удельной геометрической поверхности катализатора. Однако, чем меньше толщина стенки гранулы катализатора, тем степень эффективного использования обьема гранулы несколько выше. Так, уменьшение размера промышленных гранул катализатора с 15 до 4,5 мм при температуре 800°С позволяет увеличить производительность катализатора в 3-4 раза. Таким образом катализатор малых геометрических размеров имеет наибольшую удельную поверхность слоя и степень использования обьема гранулы и, следовательно. максимальную активность.

При разработке и усовершенствовании технологических схем производства аммиака одним из путей повышения экономичности проведения процесса конверсии является снижение соотношения пар/газ, которое может быть достигнуто повышением селективности катализатора.

При производстве высокоселективных катализаторов конверсии природного газа носитель модифицируют оксидами щелочноземельных металлов. В их присутствии нейтрализуются кислотные центры катализатора, активизирующие процесс выделения углерода, и значительно ускоряется реакция газификации углерода. Однако, эти оксиды в свободном состоянии при температурах ниже 500°С легко подвергаются гидратации водяным паром. вызывающей разрушение катализатора.

В отличие от способов, использованных другими исследователями. модифицирующая добавка вводилась в носитель не в виде MgO. а в виде алюмомагниевой шпинели и магния углекислого основного. Режимы приготовления образцов носителей соответствовали режимам приготовления носителей катализатора ГИАП-3-6Н.

В результате проведенных исследований получены зависимости механической прочности, удельной поверхности, плотности. обьема пор. водопоглощения, объемной усадки, открытой пористости от содержания добавки в прокаленной массе носителя при введении ее в шихту в виде алюмомагниевой шпинели и магния углекислого основного (таблицы 2,3).

Полученная для формования масса при модификации алюмомагниевой шпинелью и магнием углекислым основным была значительно пластичней, чем при модификации ее оксидом магния. Наряду с повышением селективности это позволяет изготавли-

Таблица 2.

Свойства оксидных алюмомагниевых носителей, синтезированных на основе глинозёма и алюмомагниевой шпинели (АМШ) в зависимости от количества добавки АМШ (% соед. М^О). Температура прокалки 1400°С.

Состав % носителя, масс. Механическая прочность , МПа Удельная поверхность , 2 / М"/Г Плотность, Г/СМ'-' Объём пор, см3/г Водопоглощение, Объёмная усадка, % об. Открытая пористость, % об.

МБО А1г0з по ртути по бензолу поССЦ в пе-ресч. на НгО по НгО

0,0 100,0 63,4 3,3 2,09 3,86 0,219 16,86 17,70 22,1 45,85

1,5 98,5 77,2 3,8 1,97 3,81 0,245 16,57 18,15 20,4 48,30

5,0 95,0 59,3 4,4 1,94 3,74 0,248 18,34 .19,48 16,9 48,13

10,0 90,0 .54,2 5,9 1,78 3,67 0,288 19,06 22,39 13,3 51,36

15,0 85,0 42,1 6,3 1.74 3,60 0,297 19,70 23,78 9,7 51,67

20,0 80,0 37,6 7,5 1,65 3,55 0,324 21,67 26,12 5,8 53,52

24,0 76,0 21,3 7,1 1,73 3,47 0,290 21,09 25,70 14,7 50,14

28,3 72,7 21,2 3,5 1,71 3,48 0,298 18,08 24,14 9,7 50,93

Таблица 3.

Свойства оксидних алюмомагниешх носителей, синтезированных на основе глиног-^ма и магния углекислого основного, в зависимости от количества дооанки магния углекислого основного. Температура прокалки 1400°С.

Состав носителя. X масс. Механическая проч ность, МПа Удельная поверхность, м2/г Плотность, г/ см^ Объём пор. смэ/г Водопоглощение, % Объёмная усадка, X об. Открытая .пористость, % об.

МгО А1г0з по ртути по бензолу по ССЦ ие-ресч. на НгО по НгО

0.0 100,0 63,4 3.3 2,09 3,86 • 0,219 16,86 17,70 22.1 45,85

5,0 95,0 48,1 4,8 1,89 3,62 0,267 21,95 - 16,9 50,52

10,0 90.0 . ил 4.5 1,68 3,76 0,336 22,50 - 20/4 55,32

20.0 80,0 13,2 7,5 1,12 3,57 0,613 35,05 - 13,3 68,63

30,0 70,0 7.6 7,5 1,00 3,56 0,719 41,65 - 15,2 71,91

40,0 60,0 3,8 5,4 0,92 3,49 0,795 54,10 - 20,4 73,50

50,0 50,0 3,7 6,8 0,90 3,52 0,827 65,00 - 30,3 74,43

65,0 35,0 2,9 5,0 0,82 3,51 0,935 72,50 - 39,3 76,64

80,0 20,0 6,7 6,4 0,86 3,50 0,877 72,40 - 46,0 75,43

вать носитель катализатора конверсии природного газа экстру-зионным методом не только в виде колец, но и сложных геометрических форм и малых геометрических размеров.

Полученные результаты представляют интерес при разработке экструзионных носителей для высокоселективных катализаторов паровой конверсии природного газа различных геометрических форм и размеров. При этом может быть рекомендована концентрация М&0 в прокаленной массе носителя до 1055 масс, при модификации алюмомагниевой." шпинелью и до 5% масс, - магнием углекислым основным. Это позволит при сохранении требуемых значений'механической прочности носителя катализатора увеличить удельную поверхность, вЬдопоглощение. открытую пористость и снизить объемную усадку.

р четвертой главе впервые экспериментально определен один из составляющих компонентов теплопереноса - теплопроводность твердого зернистого материала, т.е. катализатора конверсии природного газа.

В результате проведенных исследований получены данные по теплопроводности катализатора ГИАП-3-6Н (таблица 4) и установлена зависимость теплопроводности катализатора от температуры, которая была описана уравнением: Хэф = 2.25 + 0,0021

Таблица 4.

Теплопроводность катализатора конверсии природного газа.

Вт/(м К)

1;.0С с пропиткой N10 без пропитки N10

20 2, 290 2,049

50 2, 350 2,102

100 2. 450 2.190

150 2,550 2,279

200 2,650 2,367

250 2,750 2,456

300 2, 850 2,544

350 2, 950 2,633

400 . 3, 050 2,721

450 3,150 2,810

Полученные результаты по теплопроводности катализатора конверсии природного газа показывают, что значения темпера-

туры по всему объему зерна катализатора практически равны. Это позволяет достоверно проводить расчеты тепло- и массопе-реноса на зерне катализатора -без учета его теплопроводности.

В пятой главе на основании установленных возможных путей интенсификации существующих трубчатых и шахтных реакторов конверсии природного газа путем использования гранул сложных геометрических форм, дано описание исследования катализатора в виде колец с шестью перегородками в процессе наработки опытно-промышленной партии и ее внедрения.

В 1990 г. на Северодонецком ПО "АЗОТ" был наработан катализатор первичного риформинга ГК-843 в виде колец и ГК-855 в виде колец с шестью перегородками на носителе совместного производства с Венгерской Республикой. Нанесение активного компонента - никеля - и промоторов - А1203. СаО и Zr02 -проводилось по разработанной в,ГИАПе методике. Приготовленные катализаторы по сравнению с катализатором, используемым в промышленности, имели меньшую насыпную плотность за счет большего пустотного пространства и более высокую механическую прочность.

Испытание катализаторов на активность проводилось в однорядном проточном реакторе под давлением 3 МПа и температурах 600 и 800°С. соотношении пар/газ равном 4 : 1. Результаты испытаний представлены на рис. 1,2. Активность катализатора ГК-855 при 800°С выше, чем у катализатора ГИАП-16.

Промышленные испытания катализатора были проведены в трубчатой печи агрегата аммиака АМ-76 Кемеровского ПО "АЗОТ". Печь, загруженная катализаторами ГК-843 и ГК-855, была введена в эксплуатацию в мае 1990 г. и работает по настоящее время.

Проба катализатора, проработавшего 6 месяцев в трубчатой печи была исследована на активность в однорядном проточном реакторе при тех же параметрах, что и до загрузки. Результаты испытаний показали, что его активность не изменилась (рис. 1.2).

Применение гранул сложных геометрических форм позволило снизить гидравлическое сопротивление печи до 0,3 МПа по сравнению с 0.4 МПа при использовании катализатора ГИАП-16 и обеспечило получение конвертированного газа заданного состава и устойчивую работу первичного риформинга.

Шестая глава посвящена исследованию возможности совершенствования процесса конверсии природного газа с использо-

о, С •

я п ^ " ----

г ""' 1 Г п° 0 • ^ П ГТ

—

равновесия 60(

II __о е> — о в

„ *

хиоо

2500

ОЛтлмиая скорость» час

-1

ЗООО

в

Г¥-РЛЗ, в мпся"«« рксллуятщтии, 800 С;

л°п

ЗЬОО

- ГИАП-16, свеяеш;

КЛМ, сняты!, ПО

<>¿3, пвя.тяЧ, КОО°С; О - ГЧ'-вл.Ч, в месяичя актплччтяики, йООиС. зиеююсть степони койвэрсии :овтака от обьенноЛ скорости на катализатора ГК-843Скольцо).

рявновясив 800°С ----

а 4

•

гявнорчпчв вОО°С

< * ^ о V ПО 1 О

2500

3000

.4500

4000

-1

0 Объемнля скорость, ияп"

сротой, ВДП С; Ш - ГК-ВЙЙ. 6 мкеяпяп ятегмуятяии», й(10вС- • - ГИДП 1« л», к «пп*.Я. «0000:0 - ГК.Я55, (5 мстит гжегтятя,,™. вОО-С." ' СП',ЯиЯ

К0НПЭРСИ1< явияа 01- оби »!! скорости к ялтлю***« Г<-л<5!>(колмю

ванием мелкозернистого катализатора в реакторе радиальной конструкции.

Выполненные исследования показывают, что наиболее перспективным с точки зрения повышения удельной поверхности слоя катализатора, активности, а, следовательно, эффективного использования реакционного объема является применение мелкозернистого катализатора. Даже по сравнению с катализатором сложной геометрической формы он имеет в несколько раз большую удельную поверхность слоя, а значит и активность. Производство такого катализатора по сравнению с катализатором сложных геометрических форм проще и экономичнее.

Применение* мелкозернистого катализатора возможно в аппаратах. обеспечивающих низкое гидравлическое сопротивление слоя. В связи с изложенным встала задача рекомендовать и характеризовать аппарат для применения мелкозернистого катализатора.

В качестве примера радиального аппарата для проведения процесса паровой каталитической конверсии природного газа вместо трубчатых печей и шахтных реакторов был выбран аппарат с встроенными в катализаторный слой спиралеобразными теплообменными поверхностями, в разработке которого принимал участие автор, схематично изображенный на рис.3,4.

Для проведения расчетов процесса конверсии в реакторе выбранной конструкции были использованы полученные автором результаты исследований активности и физических характеристик мелкозернистого катализатора, приготовленного экструзи-онным методом. Экспериментально показано, что удельная поверхность слоя катализатора <г 3, 0x7, 3 мм в 3, 5-4 раза больше, чем у применяемых в настоящее время катализаторов в трубчатых и шахтных реакторах. .Как показывают расчеты, применение мелкозернистого катализатора в аппаратах радиального типа позволит снизить энергопотребление при эксплуатации и капитальные вложения за счет уменьшения обьема аппарата.

Концепция выбранной конструкции реактора была опробована на промышленном реакторе синтеза аммиака. При этом были подтверждены расчетные кинетические, термодинамические и гидродинамические характеристики.

ВЫВОДЫ

1. Экструзионным методом приготовлены и исследованы носители и катализаторы на их основе сложной геометрической

1о

Рис.3. Аппарат дая проведения паровой каталитической конверсии природного газа.

Рис.4. Сечение -1-1 рис.3.

формы и малых размеров для процесса конверсии природного газа с водяным паром. Отработана технология экструдирования носителей.

2. Подобраны , добавки в виде алюмомагниевой шпинели и магния углекислого основного для введения магнийсодержащего компонента в массу носителя с целью увеличения ее пластичности при приготовлении катализатора повышенной селективности для работы при пониженном соотношении пар/газ. Рекомендована концентрация в прокаленной массе носителя до 10% (масс.) при модификации алюмомагниевой шпинелью и до 5% (масс.) - магнием углекислым основным, обеспечивающие приготовление экструзионным методом катализатора сложной геометрической формы и малых размеров.

3. Получены экспериментальные данные зависимости активности катализатора от величины удельной геометрической поверхности. гранул сложной геометрической формы и малых размеров, приготовленных экструзионным методом. Показано, что константа скорости реакции пропорциональна величине геометрической поверхности гранулы катализатора.

4. Исходя из полученных данных при разработке схем и выбора радиальных аппаратов для проведения процессов паровой и паровоздушной конверсии природного газа рекомендовано использование мелкозернистого катализатора. Для существующих трубчатых реакторов первичного риформинга наиболее рациональным является применение катализаторов сложной геометрической формы для снижения гидравлического сопротивления зернистого слоя.

5. Отработана технология приготовления носителя катализатора сложной геометрической формы (кольцо с шестью перегородками с15,4x15,6), сформулированы требования к сырью, количеству и качеству добавок. Наработана в Венгерской Республике опытно-промышленная партия носителя.

6. На Северодонецком ПО"Азот"проведена наработка опытно-промышленной партии катализатора сложной геометрической Формы в количестве 21 т. Катализатор загружен в трубчатую печь первичного риформинга агрегата по производству аммиака мощностью 1360 т/сутки Кемеровского ПО "Азот". Применение гранул сложных геометрических форм позволило снизить гидравлическое сопротивление зернистого слоя первичного риформинга на 25%.К настоящему времени катализатор проработал 3,5 года.

7. Разработан и внедрен трехканальный лабораторный реактор для определения активности катализатора конверсии природного газа при давлении до' 3 МПа, который позволяет проводить сравнительные исследования кинетики одновременно трех различных образцов катализатора, или катализатора одной мар- . ки при разных обьемных скоростях.

8. Впервые экспериментально определена теплопроводность катализатора конверсии природного газа при температурах 20-450°С. Показано, что катализатор обладает высокой теплоп- ' роводностью. т.е. значения температур по обьему зерна практически равны. Это позволяет достоверно проводить расчеты тепло- и массопереноса на зерне катализатора без учета его теплопроводности.

9.' Разработаны принципиальные решения схемы и проведен выбор конструкции реактора для проведения каталитического процесса паровой и паровоздушной конверсии природного газа с использованием мелкозернистого катализатора.

10.'Проведены исследования физических характеристик мелкозернистых цилиндрических носителей катализатора конверсии природного газа ГИАП-3-6Н в элементе реактора с радиальным ходом газа. Экспериментально показано, что удельная поверхность слоя катализатора а 3.0x7.3 мм в 3.5-4 раза больше, чем у применяемых в настоящее время катализаторов в трубчатых и шахтных реакторах. Результаты исследований рекомендованы для использования при расчетах реакторов конверсии природного газа.

11. Промышленный реактор предложенной конструкции был изготовлен и опробован на Черкасском ПО "АЗОТ" для процесса синтеза аммиака в агрегате мощностью 200000 т/год. При этом были подтверждены расчетные кинетические, термодинамические и гидродинамические характеристики.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. A.C. N 1829180 МКИ B01J '8/04. Лабораторный реактор / Ас-тановский Д. Л., Астановский Л. 3.. Егеубаев С. X., Калашников В.А., РуденкоА.Д., Семенова Т. А. - 22.05.89.

2. Астановский Д. Л.. Веселовский К.Б..Семенова Т.А. Использование магния углекислого основного и алюмомагниевой шпинели в качестве сырья для высокотемпературного синтеза модифицированных глиноземных носителей катализаторов конверсии углеводородов // XXVIII научно-техническая

конф. молодых ученых и специалистов ГИАП и Филиалов: Тез. докл. всесоюзн. научно-технической конф. 19-20 сентября 1989 г. - Гродно,' 1989 - с. 19-20.

3. Астановский Д.Л.. Семенова Т.А. Лабораторный реактор // XXVIII научно-техническая конф. молодых ученых-и специалистов ГИАП и Филиалов: Тез. докл. всесоюзн. научно-технической конф.- 19-20 сентября 1989 г. - Гродно, -С.39-40.

4. Astanowskl L. S.. Astanowskl D.L. Eln Reaktor for die Durchfuhrung von Katalytlschen Prozessen // International meeting on Chemical engenerlng and Biotechnology, 23-rd EXIBITION - CONGRESS, Frankfurt am Main, Germany. 9-15 Jane, 1991, p.17.

5. Астановский Д.Л., Кияшова В.П.. Глумова С.И., Семёнова т. А.. Егеубаев С.Х. // Хим. пром.. 1992. N5. с.42.

6. D.L. Astanovsky. L.Z.Astanovsky, В.S.Ralkov,N. I.Korchaka/" Reactor for steam catalytic conversion of hydrocarbons and catalytic conversion of CO In the hydrogen production, HYDROGEN ENERGY PROGRESS IX. Proceedings of the 9th World Hydrogen Energy Conference, Paris, France. 22-25 June 1992, V.1. p.185.

7. Пат. Российской Федерации 1775166, 1833196, А.С. 1808365 МКИ B01J 8/04. Аппарат для проведения физических и химических процессов. / Астановский Л.3.. Астановский Д.Л., Андрианов В.В., Бодров Д.М., Киприянов Ю.И., Ромашевс-кий В.Б,- Опубл.в Б.И. N 42 15.11.92 г.

8. Пат. Российской Федерации 2009712 МКИ B01J 8/04. Аппарат для проведения паровой каталитической конверсии углеводородов. / Астановский Д.Л., Астановский Л.3., Андрианов В. В., Калашников В.А., Корчака Н.И.. Микитенко Л.А.. Ромашевский В.Б. (РФ). - Опубл. в Б.И. N 6 1994 г.

' 9. Патент СССР 1819412 МКИ С 01 С 1/04. Способ синтеза аммиака. / Астановский Д.Л., Астановский Л.З., Андрианов В.В.. Глауберман А.И., Калашников В.А., Раскин А.Я.-09.01.89 г.

.10. D.L.Astanovsky. L.Z.Astanovsky. В.S.Ralkov, N. I. Korchaka/ Reactor for steam catalytic conversion of hydrocarbons and catalytic conversion of CO In the hydrogen production. Int. J. of Hydrogen Energy. 1994, V. 19. No. 8, p. 677.

Соискатель ^РЬ^шя&ш^ Д-л- Астановский