Разработка и использование катализаторов для синтеза аммиака
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ас
Выдержка 4 часа
Разогрев до 425С со скоростью 10-15С/час
Выдержка 4 часа
Разогрев до 450С со скоростью 5-10С/час
Выдержка 4 часа
Разогрев до 475С со скоростью 5-10С/час
Выдержка 4 часа
Разогрев до 500С со скоростью 5-10С/час
Выдержка 4 часа
Разогрев до 525С со скоростью 5-10С/час
Выдержка 2 часа.
3.3 Состав испытуемых катализаторов
За время выполнения дипломной работы на термогравиметрической установке при атмосферном давлении и скорости 15000 обратных часов были исследованы отечественные катализаторы СА-1В и СА-КЖ, а также китайский А-110-1, их состав представлен в таблице 1.
К изучению были подобраны образцы, близкие по составу тем, которые испытывались в дальнейшем в колонне при давлении 50 атм, iелью определить оптимальный температурный режим восстановления на установке высокого давления.
Табл.1. Состав катализаторов, испытанных на термогравиметрической установке.
КатализаторFeOK2OAl2O3CaOФракция, ммСА-КЖ320,93,02,21,5 - 3А-110-132,70,732,22,21,5 - 3СА-1В320,73,52,51,5 - 3
На установке высокого давления было проведено три серии опытов, в каждой из которой исследовалось восстановление четырёх образцов, одним из которых являлся стандартный катализатор СА-1В.
В первом цикле экспериментов к изучению было предложено два железных катализатора синтеза аммиака производства Китая, один в оксидной форме, другой в предварительно восстановленной. Образцы были закуплены у компании Sud Chemie AG для загрузки в промышленные агрегаты на производстве. В третий канал колонны был загружен образец осаждённого катализатора, подготовленного в лаборатории кафедры ТНВ РХТУ.
Далее эксперимент продолжился со следующими образцами: двумя железными осаждёнными и одним образцом, выполненным из углеродной основы (кокосовой скорлупы) и нанесенным оксидом калия и металлическим рутением.
Третья и заключительная серия экспериментов была проведена с тремя осаждёнными железными катализаторами с отличающимися условиями приготовления и составом. В одном образце содержалось значительно меньше структурообразующего промотора Al2O3, два других отличались температурой прокалки. Так, катализатор № 8 прокаливался при температуре 700С, а катализатор №9 - при 500С. Катализатором сравнения служил также стандартный СА-1В.
Условия восстановления во всех трёх сериях экспериментов были следующими: давление 50 атмосфер, объёмная скорость 30000 обратных часов.
Данные по составу каждого из образцов представлены в таблице 2.
Табл.2. Состав катализаторов, испытанных на установке высокого давления.
Серия№КатализаторСостав, % масс.FeOK2OAl2O3CaOСRuI1Ammomax-10,оксидная форма29,00,311,41,52Ammomax-10,предварительно восстановленная форма35,10,391,81,83Осаждённый железный-132,01,02,52,2II4Осаждённый железный - 234,00,83,02,05Ru-содержащий, на углеродной основе3,089,65,56Осаждённый железный - 332,01,01,41,8III7Осаждённый железный - 436,01,31,52,58Осаждённый железный - 5 t прокалки 700 С34,01,53,52,49Осаждённый железный - 6 t прокалки 500 С34,01,53,52,410СА-1-В32,00,83,22,4
4. Результаты и обсуждения
4.1 Восстановление катализаторов на термогравиметрической установке
На рисунках 4, 5, 6 приведены зависимости скорости и степени восстановления катализаторов синтеза аммиака СА-1-В, СА-КЖ и А-110-1 в токе азотоводородной смеси стехиометрического состава от продолжительности процесса при ступенчатом подъёме температуры.
Наблюдается общая тенденция для всех образцов - восстановление промышленных катализаторов с заметной скоростью начинается при 350-400С и завершается при температуре около 500 С
Рис.5. Внеколонное восстановление катализатора СА-1В
По данным графиков, представленных на рис.5, можно предложить режим восстановления для катализатора СА-В. Видно, что восстановление катализатора при 400С и 425 происходит в сравнительно небольшие промежутки времени, а именно: при 400С - 2 часа, а при 425С - 5 часов. При повышении температуры до 450С наблюдается увеличение скорости восстановления, которая достигает своего максимума после 16 часов восстановления данного образца. Затем скорость неизменно падает, что свидетельствует об окончании процесса восстановления при данной температуре. Это означает, что режим восстановления при 450С можно было бы сократить примерно на 3 часа. Далее при 475С максимум скорости наблюдается после 30 часов восстановления, затем скорость начинает падать, свидетельствуя о завершении восстановительного процесса, продолжительность которого можно сократить, примерно на 2 часа по сравнению с результатом, полученным экспериментальным путём.
При 500С образец восстанавливается за 43 часа, что видно из графика, затем скорость падает в течение 19 часов. На 7 часов можно было бы сократить восстановление при 500С.
Максимальная скорость при 525С достигается примерно через 70 часов, затем скорость выходит на "плато". Процесс восстановления образца СА-В закончен.
Таким образом, анализ режима восстановления катализатора СА-В показал возможность сокращения общего времени восстановления примерно на 12 часов.
Говоря о степени восстановления, следует заметить, что до 500С она растет более стремительно, нежели при более высоких температурах. В интервале температур от 500С до 525С увеличение степени восстановления не столь значительно. Восстановление длится 38 часов, причем а с 65 % при 500С увеличивается до 80 % при 525С, что говорит о нецелесообразности дал