автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Технология производства оксидных катализаторов окисления аммиака из новых видов сырья

РГ6 од

2 9 МАЙ 1395

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ОТКРЫТОГО ТИПА "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ АЗОТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ПРОДУКТОВ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА" CAO "ГШ")

На правах рукописи

ЛОЦМАН АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА ИЗ НОВЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ

05.17. 01 - Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Акционерном обществе, открытого т "Научно-исследовательский и проектный институт азотной п мышленности и продуктов органического синтеза" CAO "ГИАП

Научные руководители: доктор технических наук, профессор М. М. Караваев, кандидат технических наук Г. В. Телятникова.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор С. Г. Катальников, кандидат технических наук, старший научный сотрудник 3. В. Комова.

Ведущая организация:

Новомосковская Акционерная Компания "Азот".

Защита диссертации состоится оы-ЮН.*^ 1995 в f(? час. на заседании диссертационного Совета АО " N К158. 01. 01 по адресу: г. Москва, ул. Земляной Вал, £ Автореферат разослан ¿л-иГ^_______ ig95 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук,

старший научный сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РА60ТЫ

Актуальность проблемы.Важнейшей стадией производства азотной кислоты является процесс каталитического окисления аммиака. Лучшими катализаторами для этого процесса является платина или ее сплавы с палладием и родием.

В условиях острого дефицита на металлы платиновой группы и их высокой стоимости актуальной становится задача сокращения вложений и потерь платиноидов.

Разработано значительное количество рецептур оксидных катализаторов, причем в большинстве из них основным компонентом является оксид железа III, отработана технология их производства из кристаллических нитратов реактивной чистоты.

Однако отсутствие производств нитратов в РФ требует расширения сырьевой базы производства неплатиновых катализаторов при одновременном сокращении вредных выбросов в атмосферу,

Цель работы. Разработать промышленную технологию производства неплатинового катализатора высокого качества из различных видов сырья, не являющихся реактивами, выявить научные закономерности формирования катализаторов на основе оксидов железа и алюминия.

В качестве сырья вместо используемых ранее кристаллогидратов азотнокислых солей железа и алюминия исследовались: оксид железа с Северодонецкого ПО "Азот", раствор азотнокислого железа с Гродненского ПО "Азот" и гидроксид алюминия производства Николаевского алюминиевого завода.

Научная новизна.

Установлено, что при термообработке раствора нитрата железа разложение протекает через гетит FeOCOH) и закан-

чивается образованием а-Ге203 полидисперсной структуры. Выявлены технологические особенности процесса разложения и их влияние на свойства конечного продукта - оксидного катализатора окисления аммиака. . •

Предложена модель формирования катализатора из оксида железа и гидроксида алюминия в присутствии азотной кислоты. Она заключается в механохимической активации исходного, сырья с целью его частичного перевода в реакционноспособ-ную форму (в частности - нитратнуюЗРазработаны технологические основы получения катализатора с учетом предложенной модели.

'Установлены закономерности процесса растворения активированного' гидроксида алюминия в азотной кислоте. Показано, что при высоких-температурах'процесс тормозится диффузией азотной кислоты через слой продуктов реакции к поверхности тидроксида алюминия, а при низких температурах гидролизом полученного азотнокислого алюминия.

Найдены условия повышения реакционной способности алюминийсодержащего сырья, Определены технологические особенности процесса растворения гидроксида алюминия в азотной кислоте. Показана в лабораторных условиях возможность получения кристаллогидрата азотнокислого алюминия по данной : . технологии.

Впервые, применительно к оксидным катализаторам окисления аммиака показано влияние предистории компонентов . и условий приготовления на формирование пористой структуры катализатора. Дано обоснование условий приготовления, обеспечивающих оптимальную структуру с точки зрения селектив-

ности катализатора по выходу N0.

Высказано предположение, подтвержденное лабораторными исследованиями, о физической природе процесса влагопо-глощения таблетками катализатора вследствие образования бе-мита АЮСОН) в процессе терморазяожения.

Определено влияние этого процесса на физико-механические свойства катализатора.

Практическая ценность, ~' ■

Разработана и апробирована в промышленном масштабе технология производства катализатора НК-2У из сырья, не являющегося реактивным, разработан технологический регламент применительно к производству на Днепродзержинском ПО "Азот" и выданы технические условия на катализатор.

На Днепродзержинском ПО "Азот" освоено производство катализатора НК-2У по предложенным технологиям, полу-

чен катализатор, соответствующий требованиям ТУ, а по ряду показателей превосходящий катализатор КН-2Т С в частности, по механическим характеристикам).

Промышленной эксплуатацией двухступенчатой' системы окисления аммиака показана работоспособность в качестве второй ступени разработанного катализатора с показателями, свойственными данным системам.

Исследованы причины Изменения физико-механических свойств разработанных катализаторов при хранении и эксплуатации, разработаны мероприятия, способствующие их устранение.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на:

1) XXVII и XXVIII конференциях молодых ученых и спе-

циалистов ГИАП и его филиалов, 1988 и 1989 г.г. С Гродно);

2) VI всесоюзном семинаре по вопросам совершенствования агрегатов производства азотной кислоты, 1988 г. (Харыйзв).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах, из них Л27страниц машинописного текста, У9 таблиц , 26 рисунков И б приложений. Состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов. Список литературы включает /33 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

ВВЕДЕНИЕ

Во введении показано общее состояние проблемы катализаторов окисления аммиака в производстве азотной кислоты, сформулирована актуальность, научная новизна и практическая ценность работы.

' " МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Определение влагоемкости образцов катализатора осуществляли с помощью динамического метода сорбции катализатором па"ров воды Из потока газообразного азота определенной влажности при непрерывном взвешивании исследуемого образца на аналитических весах.

Показано, что кинетические методы оценки гигроскопичности катализаторов позволяют моделировать процессы увлажнения катализаторов в естественных условиях хранения.

В качестве метода исследования при поиске области оптимальных параметров процесса растворения гидроксида алюми-

ния в азотной кислоте выбран метод математического планирования эксперимента. В данной работе использовалось ортогональное центральное композиционное планирование эксперимента Исследование физико-механических свойств катализатора его активности и селективности проводили с помощью известных методик.

КАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ РАСТВОРА АЗОТНОКИСЛОГО ЖЕЛЕЗА

Установлена принципиальная возможность использования раствора азотнокислого железаСАКЖ для производства оксидных катализаторов окисления аммиака взамен кристаллогидрата При определении технологических особенностей приготовления катализатора из растворов изучено влияние концентрации раствора азотнокислого железа и способа введения компонентов на физико-механические свойства. Предпочтительными с точки зрения селективности по оксиду азота CID является способ приготовления катализатора с введением его компонентов в раствор без предварительной упарки, а концентрация раствора АКЖ - 35 С табл. 1 и 2).

Показано, что процесс терморазложения раствора АКЖ имеет многостадийный характер. Объясняется это тем, что даже в сильнокислой среде азотнокислое железо в растворе-подвергается гидролизу и образующийся гидроксид переходит в соединение типа FeOCOH), которое при нагревании до 200 С переходит в K-FegOg, а при нагревании до 400 С происходит дальнейшее превращение у —■+ crFegOg.

Использование раствора АКЖ ведет к образованию в ходе

-е-

Таблица 1

Влияние концентрации раствора АКЖ на свойства образцов катализатора

Концентрация раствора АКЖ, % масс. Прочность таблеток по торцу, кг/см^ Удельная поверхность , ? мс/г Общая пористость, % Объем пор, 3 Выход N0 в % при температурах, С

800 850 900

25 130 69,0 52,1 0,2746 95,8 96,4 95,3

...35 100 62,3 53,9 0,2963 95,6 96,5 96,8

43 85 57,7 53,0 0,2851 95,8 95,6 94,3

Таблица 2 Влияние способа приготовления катализатора с использованием 35 ^-кого раствора АКЖ на свойства образцов

Наименование образца Прочность таблеток по торцу, кг/см2 Удельная поверхность , м2/г Общая пористость,-' % Объем пор, см /г Выход N0 в ?{ при температурах, С

800 850 900

Без пред-варитель- 53 ной упарки 28,0 53,9 0,2945 94,7 96,4 96,7

С предварительной упаркой 50 42,8 53,6 0,2899 96,0 97,7 96,5

приготовления катализатора полидисперсной структуры с преобладанием пор большого радиуса. В таких растворах всегда присутствуют частицы различных размеров и состава, изменяющихся по мере углубления гидролиза за счет протекания процессов конденсации. Частицы остаются в растворе вплоть до перехода в чистый гидроксид ГеОСОНКгетитЗ, который сопровождается отщеплением кислотных остатков. Появление монодисперсной структуры в ходе испытания образцов на селективность при 900 С, показывает, что формирование катализатора на основе растворов АЮК заканчивается только в процессе их эксплуатации. Это подтверждается данными рентгеноструктур турного анализа, а именно, наличием в работавшем образце твердого раствора на основе агЪеф^.

КАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА И ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ Изучен процесс растворения технического активированного гидроксида алюминия в азотной кислоте - один из наиболее перспективных способов получения азотнокислого алюминия.

Найдено математическое описание процесса растворения в виде уравнения регрессии.

Определены оптимальные условия растворения, соответствующие максимальному значению степени перехода гидроксида алюминия в раствор, а именно: -концентрация азотной кислоты - 60 у,; -температура процесса - 80 С; -продолжительность процесса - 4 часа; -соотношение твердое-жвдкость - 1:6.

Сняты кривые, характеризующие зависимость степени перехода гидроксидааяюминия в раствор от времени растворения. Из полученных результатов Срис. 1) видно, что наибольшее влияние на процесс растворения оказывает температура. На оновании анализа литературных данных предложен механизм, объясняющий ход полученных кривых. При высоких температурах процесс растворения тормозится диффузией кислоты через пленку продуктов реакции к поверхности ги'дроксида алюминия, а при низких температурах гидролизом образовавшегося азотнокислого алюминия.

Таким образом разработана технология растворения гид-роксида алюминия в азотной кислоте, которая позволяет значительно сократить время, по сравнению с ныне существующими способами. Показана в лабораторных условиях возможность получения кристаллогидрата азотнокислого алюминия по данной технологии,

Предложена промышленная технология получения катализатора на основе оксида железа и раствора азотнокислого алюминия САКА). В лабораторных условиях изучена возможность использования для приготовления катализаторов растворов АКА, приготовленных в различных условиях: -полупродукт производства активного оксида алюминия из Днепродзержинска ;

-раствор АКА, приготовленный в лабораторных условиях.

Данные дериватографического анализа приготовленных образцов показывают существенное различие в формировании структуры катализатора в зависимости от используемого раствора АКА. Если дериватограмма смеси оксида железа и раство-

~9~ а.

ей

ч

а, ф

и а о

кА И

а £-» <и о в «

0) Сц е*

О (Ч

л а ш в а> ь< о

30

20

10

3 40

I - Т:1 5 = 1:6

2 - Т:2 I ='1:4

3 - Т:1 I = 1:2,5

4 - Т:2 I = 1:2

Время,час

1 - Т:

2 - Т:

3 - Т:

4 - Т:

1:6 1:4 1:2,5 1:2

емя.час

Рис.1 Зависимость степени перехода гидроксида алюминия в раствор: а| температура растворения - 30 С;

б) температура растворения - 80 С.

ра АКА, приготовленного в лабораторных условиях, фактически идентична дериватограмме смеси оксида железа и кристаллогидрата азотнокислого алюминия, то дериватограмма смеси оксида железа и раствора АКА из Днепродзержинска показывает, что в зтом случае механизм разложения значительно сложнее. Это объясняется большим количеством различных алюминийсо-держаиих соединений в растворе, которые при нагревании раствора разлагаются г образуют соединения типа АКОЮ^ или А10С0Н). Поэтому при терморазложении данной смеси могут протекать процессы характерные как для азотнокислого алюминия, так и для гидроксида.

Характерным для обоих образцов является одинаковая температура фазового перехода у —> а-А^Од (~850 С!), что свидетельствует об одновременном окончании процесса формирования катализатора при использовании растворов АКА с разной химической предисторией.

На основании данных проведенных исследований уточнен температурный режим терморазяожения исходных компонентов в реакторе.

Учитывая экономические и экологические требования к процессу производства оксидных катализаторов окисления аммиака^ предложено использовать в качестве исходного сырья оксид железа и гидроксид алюминия. Данное сырье не является реактивным С химически чистым], поэтому перед приготовлением катализатора требуется его контроль на содержание каталитических ядов. Кроме того с целью повышения реакционной способности необходима предварительная "активация" используемого сырья. В данной работе использовался метод механохими-

-и-

ческой активации.

Разработана промышленная технология производства' оксидного катализатора второй ступени окисления аммиака на основе оксида железа и гидроксида алюминия, включающая следующие основные стадии:

-смешение компонентов, терморазложение смеси, измельчение образовавшейся катализаторной массы; -подготовка к таблетированию и таблетировакие; -прокалка таблеток.

С учетом особенностей протекания процессов терморазложения используемых сырьевых компонентов и происходящих при этом фазовых превращений предложен температурный режим разложения исходного сырья в реакторе С Рис.2).

400

о 300

СО

Щ 200

ей

Ич а> 100

£

I

10

II

III

Ге2°3 + 6 Ш°3 = 2 Ге^03)3 + 3 Н20 Щ0Ю3 + 3 Ш3 = А1(М3)з + 3 Н20 А1(Ы03)3 + 3 Н20 = А1(0Н)3 + 3 Ш03 А1(М03)3 ^ 2 й20 = АЮ(ОН) + 3 Ш03

Ре(М03)3--у- Ре203

А1(1^03)3----4 А1203 • 3 N 205

[разложение НИ03 , выделение N0 " \4 А1203 -ЗМ205 ---^-А1203

А1(0Н)3---А1203

АЮСОН) -- А1203 (частично)

12 Время, час

8

Рис.2 Процессы протекающие в ходе термораэложения Ре203и А1(0Н)3 в присутствии азотной кислоты

Дла обеспечения условий формирования структуры катализатора в качестве жидкой фазы на стадии терморазложения используется азотная кислота концентрацией 53-60 в соотношении Т:Ж=1:6 (в пересчете на гидроксид алюминия).

В ходе исследований процесса таблетированмя получаемой шихты изучено влияние различных факторов на прочность получаемых таблеток, а именно: -размера и формы таблеток; -давления прессования; -влажности шихты; -грансостаЕа шихты; -смазывающих и связующих добавок. Установлено:

1. Максимальной прочностью на раздавливание по торцу обладают таблетки размером 10x6 мм, причем с ростом давления

о

прессования' в исследуемом интервале (до 3,9 т/см^) прочность таблеток увеличивалась.

2. Содержание влаги в пределах 0,6-1,2 % не оказывает влияния на прочность таблеток. При значениях ниже 0,6 % и выше 1,2 % наблюдается тенденция к. снижению прочности таблеток. Для достижения необходимого Елагосодержания в шихте решающим является строгое соблюдение температурного режима на стадии терморазложения.

3. Оптимальным с точки зрения получения таблеток с высокой прочностью является размер частиц катализаторной шихты 40-120 мкм. Для достижения необходимой величины частиц шихты рекомендовано предварительное формование шихты с последующим размолом.

-/3-4. Максимальной прочностью обладают таблетки, полученные с использованием в качестве смазывающей добавки оксида алюминия Са-А^ОдЭ.

5. Использование связующих добавок позволяет повысить прочность таблеток после прокалки, независимо от типа применяемой добавки, в среднем в 1,5 раза. Однако учитывая технологические особенности применения добавок и экономическую целесообразность в настоящей работе рекомендовано использовать в качестве связующей добавки раствор азотнокислого алюминия.

В ходе изучения процесса прокалки таблеток скорректирован температурный режим, что позволило стабилизировать прочность таблеток на раздавливание по торцу на уровне 150-200 кг/см2.

Кроме того установлено, что на свойства готового катализатора оказывает влияние величина загрузки лрокалочной печи. Это позволяет обеспечить р!вномерный прогрев по всему объему печи и газовыделение продуктов реакции.

При рассмотрении различных факторов, характеризующих процесс прокалки изучено влияние температуры прокалки на формирование пористой структуры и фазового состава железо-алюминиевого катализатора окисления аммиака.

Наличие в прокаленном образце фазы твердого раствора на основе а-Ре20^ и монодисперсный характер пористой структуры свидетельствует об окончании процесса формирования катализатора в коде приготовления.

- Таким образом предложенная технология позволяет получить катализатор с заданными физико-механическими свойствами

В процессе хранения некоторых образцов катализатора установлено, что катализатор, обладая в момент приготовления достаточно высокой механической прочностью (до 200 кг/см^), по истечении трех месяцев теряет до 50 % начальной прочности. Причем падение прочности, таблеток катализатора сопровождается увеличением влагосодержания.

■ Основной причиной падения прочности в процессе- хранения, выявленной в ходе проведенных исследований, является использование в качестве сырья для катализатора гидроксида алюминия. Дегидратируясь в недостаточно кислой среде через бемит АЮСОЮ гидроксид алюминия переходит при повышении температуры в у-А^Од, который является хорошим адсорбентом и■способствует поглощению влаги готовым катализатором. При этом влага сорбируется на поверхности катализатора, не образуя с его компонентами химических связей

Введение в состав катализатора связующих добавок на стадии таблегирования позволяет наряду с увеличением прочности уменьшить величину равновесного влагопоглащения, причем минимальное значение влагосодержания имеет образец катализатора, приготовленный с использованием в качестве связующей добавки насыщенного раствора азотнокислого алюминия.

Изменение механической прочности сопровождается, появлением пыли на поверхности таблеток катализатора. Показано, что появление пыли связано с дисперсностью исходной шихты. Мелкодисперсная шихта, оказывая положительное влияние на свойства продукта с точки зрения твердофазного взаимодействия, отрицательно сказывается на процессе таблетирования. Наблюдается ухудшение сыпучести порошка, что ведет к зави-

санию шихты в загрузочных бункерах и проявлению ее адгезионных свойств.

Однако просто укрупнение шихты не решает вопрос сохранения свойств катализатора в процессе транспортировки и хранения.

■ Ухудшение товарного, вида, готового продукта обусловлено также большим разбросом значений механической прочности таблеток. При засыпке катализатора в тару для хранения и при его транспортировке происходит разрушение слабых таблеток под давлением собственной массы, что приводит к увеличению количества пыли.

Для обеспечения минимального разброса по прочности и во избежание изменения свойств продукта и его товарного вида необходимо стабилизировать работу таблетмашины.

Таким образом показано, что используемое сырье и технология приготовления оказывают .-значительное влияние на из-

«.)*• .V. .

менение прочностных характеристик оксидных катализаторов окисления аммиака в процессе хранения.

С целью предотвращения снижения прочности таблеток в процессе хранения и сохранения товарного вида конечного продукта предлагается:

-создание кислой среды в процессе терморазложения исходного сырья;

-использование на стадии таблетирования связующих добавок (предпочтительно насыщенного раствора кристаллогидрата азотнокислого алюминия^;

-стабилизация работы таблетмашньг..Собеспечение минимального разброса по механической прочности.!.

ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА

Осуществлена наработку двух опытно-промышленных партий катализатора по предложенной технологии в количестве 1000 кг каждая.

Рецептура катализатора соответствовала катализатору НК-2У, разработанному ранее.

В качестве жидкой фазы при приготовлении катализатора использовался раствор азотнокислого железа Св первой партии) и азотная кислота Сво второй партии).

Данные физико-химических исследований (табл. 3) показывают, что использование в качестве сырья оксида железа и гидроксида алюминия позволяет получить катализатор с высокими эксплуатационными свойствами.

В процессе наработки установлены оптимальные режимы терморазложения компонентов и прокалки готовых таблеток.

Отличительными чертами предложенной технологии являются: -применение гидроксида алюминия вместо азотнокислого; -размол компонентов в холодном состоянии при постоянном перемешивании;

-создание кислой среды в процессе терморазложения с целью увеличения степени перехода гидроксида алюминия в раствор; -введение упрочняющей добавки.

Использование новых видов сырья и предложенной технологии позволит, одновременно с уменьшением затрат на сырье, улучшить экологию процесса и снизить расходные коэффициенты по электроэнергии и охлаждающей воде (табл. 4).

-п-

Таблица 3

Данные физико-химических исследований опытно-промышленных .партий катализаторов из различных видов сырья

Наименование образца Механическая прочность Удельная поверхность , р ИГ/Т Выход N0 при 900 С в Данные РФА

таблеток по торцу, кг/см11" на истираемость за 30 МИН, >4

с использованием раствора АКЖ Ь'0-220 60 22,9-36,4 96,6-96,9 а-Ре203 250 А

с исполь-

зованием 100-160 70 21,8-34,2 96,7-97,2 а-Гер0^

раствора тв.р-ор

шю3 • 340 А

Таблица "4

Сравнительный анализ процесса производства оксидных катализаторов окисления аммиака из нитратов и из оксидов

Марка катализатора Прочность таблеток по торцу, ? КГ/см Выбросы оксидов азота, т/т Кт Расход на 1 тонну катализатора

Электроэнергия, квт*ч Охлаждающая^ вода, тыс.м3

Ш-2Т 30-50 1,92 1600 0,35

НК-2У 80-100 0,3 600 0,1

ОПЬГГНО-ПРОМЬШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КАТАЛИЗАТОРА НК-2У В АГРЕГАТАХ УКЛ-7."

Промышленными испытаниями на ряде заводов отрасли СРо-венское, Днепродзержинское, Новомосковское ПО "Азот", Дорогобужское ПО "Минудобрения" и Горловское ПО "Стирол") показана работоспособность каталитической системы, состоящей иэ пакета плагиноидных сеток и оксидного железоалюминиевого катализатора типа НК-2У, приготовленного "из новых "видов сырья и по новой технологии.

Эксплуатационные показатели системы Снагрузка по аммиаку, производительность агрегата, степень конверсии) находятся на уровне работы агрегатов до загрузки двухступенчатого катализатора.

Активность испытываемой каталитической системы находится на уровне испытываемых ранее, где оксидный катализатор второй ступени окисления аммиака приготавливался из кристаллогидратов азотнокислых солей (проскок аммиака после каталитической системы значительно ниже нормы на всех заводах).

Данные, полученные в ходе испытаний Стабл. 5 ) показывают, что внедрение катализатора НК-НУ позволит снизить удельные вложения платиноидов в производстве неконцентрированной азотной кислоты на агрегатах УКЛ-7 с 0,725 до 0,48, а удельные потери с 0,15 до 0,1 г/т получаемой Ш03 (мнг).

Физико-химический анализ работавшего образца катализатора свидетельствует об увеличении содержания твердого раствора а-А^ОдВ а-Тв^О^ по сравнению с неработавшими образцами .катализатора, что должно благоприятно сказываться на его селективности в процессе эксплуатации.

-Г9-

Таблица 5

Результаты промышленной эксплуатации оксидных катализаторов окисления аммиака С8 Р1-сеток и слой катализатора НК-2У)

Нагрузка, мэ/час Аммиак Т - ра, С Степень Проскок

в АБС, % конвер- ■ аммиака.

амммиак воздух ABC сеток сии, % %

Ровенское ПО "Азот" 5300 44500 10,65 203 899 90,37 0,01

5800 49000 10,55 210 905 90,71 0,008

' 6100 50000 10,71 203 905 90,87 0,007

Уд. вложения за пробег - 0,48 г Pt/т HNOg,уд.потери - 0,13 г/т Горловское ПО "Стирол" 5600 48000 10,27- 170 895 91,75 - 0,006

5150 46000 10,87 170 900 92,03 0,008

5000 43000. 10,44 165 900 90,39 0,007

Уд. вложения за пробег- - 0,6 г Pt/т HNOg,уд.потери - 0,115 г/т

Вместе с тем продолжение процесса' формирования структуры катализатора в начальный момент эксплуатации (уменьшение поверхности катализатора и рост дисперсйости за счет образования крупных пор) влечет за собой снижение механической прочности таблеток катализатора. Особенно это проявляется для катализаторов, приготовленных с использованием растворов АКЖ и объясняется помимо изменения пористой структуры "старением" используемого раствора.--Однако для всех испытанных образцов падение-прочности не превышало 20 % от начальной. ' ' , •

Экономическая эффективность от использования катализатора НК-2У в комплекте с платиноидными сетками составит -< 70'млн. руб. в агрегате УКЛ-7 Св ценах 1994 г).

-20-

выводы.

1. Впервые установлена возможность получения качест- . венного оксидного катализатора окисления аммиака из сырья не являющегося реактивным.

2. Разработан способ и условия получения оксидных катализаторов окисления аммиака при использовании растворов азотнокислого железа не уступающего по качеству катализаторам, получаемым ранее из нитратов реактивной чистоты.

3. Впервые разработана технология приготовления оксидных катализаторов окисления аммиака, предусматривающая использование в качестве сырья оксида железа и гидроксида алюминия.

4. Установлено, что в избранных условиях приготовления протекает взаимодействие оксида железа с соединениями алюминия с образованием твердых растворов.

5. В ходе промышленных испытаний показано, что полученный катализатор НК-2У по физико-механическим свойствам и селективности по оксиду азота II в течение срока эксплуатации не уступает оксидным катализаторам, приготовленным ранее из реактивных нитратов.

6. Изучен процесс растворения механоактивированного гидроксида алюминия в азотной кислоте.

На основании данных, полученных с использованием метода математического планирования эксперимента, получена зависимость, позволяющая определять величину степени перехода гидроксида алшиния в раствор для широкого интервала изменения температуры, концентрации жидкой фазы (азотной кислоты), соотношения твердое-жидкость.

-гг~

7. Разработана технология растворения гидроксида алюминия в азотной кислоте, которая позволяет достигать степени перехода гидроксида алюминия в раствор до 85 % при одновременном сокращении времени растворения по сравнению с ныне существующими .способами.

8. Установлен факт поглощения влаги таблетками катализатора на основе оксида железа после прокалки в период хранения. Увеличение влагосодержания обьясняется использованием в качестве сырья гидроксида алюминия, а именно его превращением в процессе термообработки в f-AlgOg, который является хорошим адсорбентом, через бешт и ведет к снижению механической прочности таблеток.

9. Показано влияние условий приготовления и хранения на способности влагопоглащения таблеток оксидных катализаторов и возможность использования неорганических клеев с целью снижения этой способности.

10. Катализатор НК-2У успешно прошел промышленные испытания на целом ряде заводов; Новомосковском, Днепродзержинском, Ровенском ПО "Азот", Горповском ПО "Стирол", Дорогобужском ПО "Минудобрения".

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Телятникова Т. В., Караваев М. М. , Лазаричева И. В. , Лоцман A.A., Зубков А.Г. Особенности применения гидроксида алюминия в производстве железоалюминиевого катализатора // Совершенствование агрегатов производства азотной кислоты: Тез. докл. VI Всесоюз. семинара - Харьков, 1988. - С. 161-162

2. Лоцман A.A., Лазаричева И. В. Использование новых видов сырья для производства оксидных катализаторов окисле-

-Z2-

ния аммиака // Там же. - С. 162-164

3. Телятникова Т. В., Караваев М.М. , Лоцман A.A., Молчанова Т. Е. // Хим. пром. 1989 - N 4 - С. ., , ,

4. Лоцман A.A., Караваев -М. М., Телятникова Т. В. Катализатор второй ступени окисления аммиака на основе оксида железа // Тез. докл. XXVIII науч.-тех. конф. молодых ученых и специалистов ГИАП и филиалов. - Гродно, 1989,- С. 17-19

5. Телятникова Т. В., Караваев М. М. , Лоцман A.A. Влияние рецептуры и технологии приготовления на свойства оксидного катализатора второй ступени окисления аммиака // Труды ГМАЛ, Алларатурно-технологическое оформление производств азотной кислоты, - М. , 1990 - С. 58-61 ......

6.- Телятникова Т,В. , Лоцман A.A., Караваев М.М. Обоснование технических требований к сырью для катализатора окисления аммиака // Труды ГИАП, Исследования и разработка сырья для приготовления катализаторов, - М., 1991 - С. 57-60

7. Лоцман'A.A. , Караваев М.М., Телятникова. Т. В. //Хим. пром. - 1991 - N 3 - С. 156-158

8. Караваев М. М. , Телятникова Т. В. , Лоцман A.A., Бондарева А. А. j Лазаричева И. В. // Хим. пром. - 1991 - N 4

- С. 226-228

9. Телятникова Т. В., Караваев М. М., Фирсов 0. П., Лоцман А. А. // Хим. л ром. - 1991 - N 5 - С. 283-284

Соискатель

А.А.Лоцман