Разработка и использование катализаторов для синтеза аммиака
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Катализатор S 6 - 10 red рекомендуется использовать только в первом слое реактора. Срок службы катализаторов фирмы BASF составляет 10 - 16 лет.
Фирмы Unated Catalyst Inc и ее филиал Catalys and Chemicals Europe (Бельгия) предлагают не восстановленные катализаторы для синтеза аммиака С-73 двух видов: С 73-1-01 и С 73-2-01, отличающиеся концентрацией промоторов и температурой их прокаливания. Катализатор С 78-2-01 рекомендуется для использования в верхнем слое, что составляет 10-15 % от общего объема катализатора, а С 73-1-01 в остальном объёме. Совместно с другими лицензиатами фирма Catalys and Chemicals Europe стала предлагать катализатор предварительно восстановленной формы 73-1-RS.
Специалисты фирмы Nors Hydro AS [1] вырабатывают катализаторы двух видов: не восстановленный AS-4 и предварительно восстановленный AS-4-F формой частиц. Первый из названных катализаторов начал использоваться фирмой с 1977 г. на собственной аммиачной установке, а затем стал применяться на аммиачных установках других фирм. Химический состав и физические свойства этих катализаторов отличаются незначительно от других типов. Катализаторы AS-4 и AS-4-F выпускаются с размерами частиц от 1,6-3,0 до 12-21 мм. Катализаторы AS-4 и AS-4-F выпускаются с размерами частиц от 1,6-3,0 до 12-21 мм. Эти катализаторы обладают высокой термостабильностью и стойкостью к действию кислорода, оксида и диоксида углерода, что обеспечивает более длительный срок службы катализатора значительно более 10 лет, при работе даже с недостаточно очищенным синтез-газом. Продолжительность восстановления катализатора составляет 5 сут. для AS-4 и 1,5 сут. для AS-4-F. Восстановление и активация катализатора AS-4 начинается при температуре 360 С и зависит от скорости нагрева. Давление поддерживается в пределах 8-12 МПа. Активация катализатора AS-4-F начинается при температуре 200 С.
Фирмой British Petroleum запатентован катализатор для синтеза аммиака, промотированный рубидием или калием и содержащий комплексное соединение карбонила рутения на графитовом носителе. Новый рутениевый катализатор обладает большим сроком службы, чем традиционный железный катализатор [8].
Разработку новых катализаторов для синтеза аммиака проводит также фирма Montedison (Италия) в научном институте Donegani, где создан катализатор с активностью на 50% выше промышленно используемых катализаторов. Этот катализатор позволяет проводить синтез аммиака при относительно низком давлении 8-10 МПа.
В последние годы показана перспективность мультипромотированных катализаторов синтеза аммиака, содержащих в своём составе в различных сочетаниях Ru, Mo, Fe, Co, Ni, Cs [9, 10].
2.2 Обзор научных достижений в области совершенствования катализаторов синтеза аммиака за последние пять лет
Одним из наиболее рациональных путей интенсификации химических производств, не требующих больших капитальных затрат, является совершенствование существующих и разработка новых, более оптимальных катализаторов. Интенсивные исследования по разработке эффективных катализаторов синтеза аммиака как для условий, применяемых в настоящее время, так и для более низких температур и давлений, производится в нашей стране и за рубежом.
В работе китайских учёных [11] рассматривается возможность синтеза аммиака под низким давлением при использовании катализаторов типа А-301. Основа данного катализатора - Fe1-xO. Испытание его активности проводились в реакторе, где находился слой катализатора в виде насадки. Его производительность достигала 1000 т/сутки NH3. Получены следующие основные результаты: концентрации аммиака на выходе из реактора составляли 14,35 - 16,55, 15,24-16,66 и 17,2 - 18,8 %, а его давление на выходе из реактора - соответственно 70,85 и 100 атм.
В статье [12] изложены основные подходы к получению стабильных Fe-Ru систем и формированию каталитически активной композиции. Способ приготовления железорутениевой композиции состоял в получении гидроксидов железа и рутения при совместном осаждении растворов солей исходных компонентов в щелочной среде (NH4OH). В качестве исходных соединений использовали водные растворы солей Fe (N03) 39H20 (х. ч.) и RuOHCI3 (х. ч.). Осажденные железорутениевые системы получали путем смешения водного раствора азотнокислого железа со специально подготовленным водным раствором гидроксохлорида рутения с последующим добавлением водного раствора аммиака до рН=8,5 и коагулянта. Отработанная технология получения осажденной гидроксидной системы, включающая подбор концентраций и условий растворения исходных солей и осадителя, рН среды осаждения, времени созревания осадка, способа отмывки осадка от Cl - , NO3 - и отделения осадка от маточного раствора, позволила добиться получения стабильной гидроксидной химической композиции с воспроизводимыми свойствами (структурой, температурой фазовых превращений, составом продуктов прокалки и восстановления). Показано, что в оксидных железорутениевых системах большая часть рутения идет на образование своего собственного оксида и только малая доля входит в кристаллиты гематита, которые существуют в виде скопления различной степени дисперсности. Для наиболее крупных кристаллитов Fe2-x Rux02 степень легирования рутением невелика при х=0,005 - 0,001. Установлены требования к сырью - его исходному химическому составу, условиям приготовления исходных растворов, режимам прокалки и восстановления, обеспечивающим получение воспроизводимой от партии к партии активной системы.
В работе [13] говорится о разработке эффективного метода приготовления железного катализатора синтеза аммиака, позволяющий повысить его активность и ск