Исследование катализаторов разложения аммиака

3. Тарасов, Л.А. Хром-алюмоборатный носитель для конверсии монооксида углерода с водяным паром/ Л.А.Тарасов, Б.С.Вдовец, А.В.Шарков// Гетерогенные каталитические процессы. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1985. - С. 26 - 31

4. Буланов, С.М. Исследование катализатора синтеза метанола для реактора с подвижным слоем/ С.М.Буланов, Т.В Копылова, Н.В.Фатеева, М.И.Жданова // Успехи химии и химической технологии. Сб. науч. тр. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. - т. XIX. - № 7. - С. 52 - 54

5. Дзисько, В.А. Основы методов приготовления катализаторов/ В.А.Дзисько. - Новосибирск: Наука, 1980. - 148 с.

УДК 66.097

Ю.Г. Еремина, Э.Р. Хисамутдинова, М.М. Моисеев, А.А. Гаврилкин

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИЗАТОРОВ РАЗЛОЖЕНИЯ АММИАКА

Results of research of catalysts of decomposition of ammonia for clearing gases and ventilating emissions, and also for reception of protective atmospheres and hydrogen are presented. High efficiency of researched contact weights during decomposition of ammonia at temperature from above 8000С and is shown to volumetric speed 5000 ч-1.

Представлены результаты исследования катализаторов крекинга аммиака для очистки газов и вентиляционных выбросов, а также для получения защитных атмосфер и водорода. Показана высокая эффективность исследуемых контактных масс в процессе разложения аммиака при температуре свыше 8000С и объемной скорости 5000 ч- .

Значительное количество аммиака выбрасывается предприятиями химической, машиностроительной, металлургической, пищевой и рядом других отраслей промышленности. Наряду с совершенствованием технологии, исключающей или уменьшающей выбросы вредных веществ в атмосферу, необходимо проектирование очистных сооружений применительно к каждому источнику выбросов и разработка новых методов очистки, одним из которых является каталитическое разложение (диссоциация, крекинг) аммиака [ 1]. Установки по очистке низкоконцентрированных аммиакосодержащих вентиляционных выбросов, в том числе на предприятиях по производству минеральных удобрений, аммиака, химволокна, мясокомбинатов и других производств, имеющих аммиачно-холодильные установки, предназначены, в первую очередь, для проведения природоохранных мероприятий.

В зависимости от источника выброса условия разложения аммиака могут значительно различаться. Наличие в вентиляционных выбросах кислорода исключают проведение очистки методом каталитического крекинга аммиака, т.к. при температуре ниже 3000С степень разложения аммиака незначительна, а при температуре выше 3000С на катализаторе происходит окисление аммиака с образованием оксида азота.

4 КНз + 5 Оз = 4 NO + 6 Н2О

Также процесс диссоциации аммиака широко применяют для очистки отходящих газов коксохимических производств, где кроме аммиака присутствуют сероводород, сероорганические соединения, цианистый водород, водяные пары [2].

Присутствие в перерабатываемом газе значительных количеств водяных паров и сероводорода дезактивирует катализатор, ограничивая его ресурс.

Применение процесса диссоциации аммиака не ограничивается только экологическими проблемами. В настоящее время этот процесс нашел широкое применение в металлургической, химической отраслях промышленности и машиностроении для получения контролируемых (защитных) атмосфер. Защитные (восстановительные) атмосферы предназначены для предотвращения окисления и изменения химического состава различных поверхностей. Другая область применения газа, полученного при диссоциации аммиака - восстановительная активация промышленных катализаторов в производствах, не имеющих источников водорода [3].

Содержание неразложившегося аммиака в защитных азотоводородных атмосферах должно быть минимальным. К катализаторам крекинга аммиака предъявляются серьезные требования: срок службы не менее 5-7 лет при рабочих температурах 600-950иС, содержание остаточного аммиака для большинства процессов не более 0,1% при объемных скоростях 1000-5000 ч-1. В соответствии с термодинамическими условиями процесс крекинга аммиака наиболее благоприятно осуществляется при низких давлениях и высоких температурах.

Таблица 1. Результаты эксперимента

N п/п Образец Химический состав, % Остаточное

NiO СиО Ьа2Оэ

1 КДА-10А 25.0 - - 0.055

2 КДА-18А 10.5 8.5 - 0.057

3 № 1365 7.0 - - 0.064

4 № 1367 5.8 1.3 - 0.069

5 № 1369 4.2 - - 0.072

6 № 1371 5.7 1.4 - 0.068

7 № 1374 7.3 - 0.25 0.064

8 № 1375 6.9 1.5 - 0.064

9 № 1377 6.4 2.2 0.08 0.065

10 № 1366 8.0 - - 0.061

11 № 1368 7.7 1.3 - 0.067

12 № 1370 4.0 - - 0.077

13 № 1372 7.7 1.9 - 0.066

14 № 1373 7.3 - 0.45 0.064

15 № 1376 6.1 1.5 - 0.069

16 № 1378 5.3 1.8 0.05 0.068

17 КДА-1 А - - - 0.062

Хорошие показатели демонстрируют контакты серии КДА, предназначенные для каталитической очистки выбросных газов от аммиака путем диссоциации при давлении до 3 МПа и температурах 600-9500С. Перед эксплуатацией катализаторы восстанавливают водородсодержащим газом с различным содержанием водорода или газообразным аммиаком [4].

Катализаторы диссоциации аммиака должны обладать высокой механической прочностью в сочетании с термостабильностью, обеспечивающей длительный срок

службы катализатора. В условиях промышленной эксплуатации катализаторы должны выдерживать нагрев до 11000С при объемных скоростях 1000-10000 ч- .

В процессе разложения аммиака нами были испытаны никельсодержащие катализаторы, отличающиеся различным содержанием активных компонентов. Образец КДА-10А содержит 8,7% СаО и 63% А^Оз. Образец КДА-18А содержит 77% А^Оз. Остальные образцы приготовлены на носителе НИАП-22.

Концентрация аммиака на входе в реактор составляет 3% об. (остальное - аргон), объемная скорость 5000 ч-1 , объем загружаемого катализатора - 4 мл, температура -8500С. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.Таким образом все испытанные образцы обладают высокой активностью в процессе крекинга аммиака и обеспечивают остаточное содержание аммиака в отходящих газах не более 0,08 % об.

Список литературы

1Ефремов, В.Н. Очистка от аммиака низкоконцентрированных содержащих аммиак вентиляционных выбросов/ В.Н. Ефремов, А.Н. Ефремов, В.В. Левченко, Н.С. Расторгуева, Е.З. Голосманн// Хим. пром., 1995, № 10.- С. 43-48.

2. Сауль, О.П. Оценка стабильности катализатора разложения аммиака 01-11 (ВАББ) в условиях коксохимического производства и подбор отечественных катализаторов для этого процесса/ О.П. Сауль, О.И. Платонов, Е.З. Голосман, Е.И. Андрейков, В.Н. Егоров, И.И. Мельников, Р.И. Щукина //Катализ в промышленности, 2006, № 2.- С. 34-39.

3. Голосман, Е.З. Катализаторы для процессов получения защитных атмосфер/ Е.З. Го-лосман//Сталь, 1996, № 8.- С. 55-57.

4. Голосман, Е.З. Очистка технологических и выбросных газов с использованием промышленных цементсодержащих катализаторов/ Е.З. Голосман//Хим. технология, 2000, № 12.- С. 25-35.

УДК 66.097.3:66.094.1

М.А. Кишкинская, Г.В. Мещеряков, М.И. Квасова

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, Новомосковск, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ИЗНОСОУСТОЙЧИВОГО КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ХРОМАЛЮМОБОРАТНОМ НОСИТЕЛЕ

The increase of the capacity of the industrial equipment makes a high demand to the mechanical durability of the catalysts which can be satisfied by the use of the catalysts on the carriers.

For preparing an active wearstability copper-containing catalyst of synthesis of the methanol the oxide chromic aluminum boron carrier is the most perspective carrier, which has high mechanical durability and developed porous structure.

Увеличение единичной мощности промышленного оборудования предъявляет повышенные требования к механической прочности катализаторов, которые могут быть удовлетворены использованием катализаторов на носителях.

Для приготовления активного медьсодержащего износоустойчивого катализатора синтеза метанола перспективным является оксидный хромалюмоборатный носитель, обладающий высокой механической прочностью и развитой пористой структурой.

С целью определения оптимального состава наносимой на хромалюмоборатный носитель контактной массы для износоустойчивого катализатора синтеза метанола на