Способ пассивации восстановленного железного катализатора для синтеза аммиака

Номер патента: 1091937

Авторы: Кузнецов, Рабина, Мищенко, Бантикян, Алексеев

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив.

Текст

(51)4 В 01 ЕТЕНИ ва ам 1973 о1979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(56) 1. Справочное руководство покатализаторам для производстмиака и водорода. Л., "Химияс. 214.2. Авторское свидетельство СССпо заявке Р 2872297/23-04кл. В 01 ) 23/78, 1981.3. Авторское свидетельствР 801876, кл. В 01 Л 23/70,(54)(57) СПОСОБ ПАССИВАЦИИ ВОССТАНОВЛЕННОГО ЖЕЛЕЗНОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА путем продувкивосстановленного катализатора азотомс последующей обработкой кислородсодержащим газом при допустимомсаморазогреве катализатора до 130200 С с промежуточным его охлаждением между ступенями, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения способа и получения катализаторас повышенной стабильностью пассивирующего слоя, в качестве кислородсодержащего газа используют смесьазота и воздуха и обработку ведутпри ступенчатом увеличении содержания воздуха в азотовоздушной смесиот О, 1-0,3 до 8-12 об.7 в пересчетена кислород с охлаждением между ступенями продувкой азотом при снижениитемпературы до 30-90 С.1 109193Изобретение относится к способам пассивации катализаторовИзвестен способ пассивации восстановленного железного катализатора синтеза аммиака путем последовательной обработки его инертным газом, а за-ем кислородсодержащим газом 1 1. При этом пассивацию начинают при максимально возможной циркуляции (И= 1000 ч 1) чистого азота под давлени ем 3-5 ат, содержание кислорода 0,03 об. 7 затем постепенно добавляют в циркуляционную смесь кислород и доводят его содержание до 0,3 об.7,. Когда катализатор будет 15 стабильным при 0,3 об.7 кислорода, постепенно увеличивают концентрацию кислорода до 7 об,7., причем темпера" туру катализатора попдерживают ниже 95 С. 20Недостатками этого способа являют" ся: большой расход дефицитного чистого азота 1000 нмчкаталиэатора, длительность процесса пассивации из-за частых выдержек катализа тора до стабильного состояния при каждой дозировке кислорода, отсутствие надежных методов регулирования температуры катализатора и отвода тепла реакции при его разогреве. и невозможность проведения процесса в крупных агрегатах иэ-за отсутствия необходимого количества чистого азота.Известен способ пассивации восстановленного железного катализатора для синтеза аммиака путем обработки восстановленного катализатора азото-кислородной смесью, содержащей 2-15 об.7 кислорода при 400- 500 С с последующим охлаждением в потоке этой смеси 2 .Однако такой способ пригоден только для небольших объемов катализатора, где осуществляется интенсивный теплообмен. При использовании больших объемов катализатора наблюдаето ся спонтанный разогрев выше 800 С, приводящий к сплавлению катализатора и выводу из строя насадки колонны синтеза.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ пассивации восстановленного железного ката-лизатора для синтеза аммиака путем продувки восстановленного катализатора азотом с последующей ступенчатой обработкой кислородсодержащимгазом при допустимом саморазогревекатализатора до 50-200 фС с промежу"точным его охлаждением между ступенями 31,При этом в качестве кислородсодер"жащего газа используют воздух,и обработку воздухом на первой ступени ведут выгружая катализаторв барабаны, и на последующих открывая барабаны для доступа воздухас промежуточным охлаждением катализатора между ступенями до температурыокружающей среды за счет прекращениядоступа воздуха.Недостатками способа являютсянеобходимость выгрузки катализатораиэ реактора, что делает непригоднымэтот способ для больших объемов, исложность технологического контроля,так как соприкосновение с воздухомвызывает резкий разогрев, требующийбыстрсго охлаждения катализатора,что затруднено иэ-за нахождения катализатора в барабанах и отсуствиягазового абдува.Другим недостатком известногоспособа является получение катализатора с невысокой стабильностью пас,сивирующего слоя: катализатор самовозгорается на воздухе при 100 С).Целью изобретения является получение катализатора с повышенной стабильностью пассивирующего слоя,Зта цель достигается способом пассивации восстановленного железногокатализатора для синтеза аммиака пу"тем .продувки. восстановленного катализатора азотом с последующей ступенчатой обработкой кислородсодержащим газом, в качестве которого используютсмесь азота и воздуха, при ступенчатом увеличении содержания воздухав аэото-воздушной смеси от О, 1-0,3до 8"12 об.7 в пересчете на кислородпри допустимом саморазогреве катализатора до 130"200 С с промежуточнымохлаждением после каждой ступенипродувкой азотом при снижении температуры до 30-90 С. Отличительными признаками изобретения являются использование в качестве кислородсодержащего газа смеси азот; и воздуха, обработка аэотовоздушной смесью при ступенчатом увеличении содержания воздуха в азото-воздушной смеси от О, 1-0,3 .до 8-12 об,7. в пересчете на кислородс охлаждением после каждой ступенипродувкой азотом при снижении температуры до 30-90 С,Использование изобретения даетвозможность получить следующим положительный эффект,Благодаря пассивации восстановленного катализатора в реакторе синтезааммиака и в газовом потоке упрощается технологическое осуществление 10способа: не требуется дополнительногооборудования, связанного с выгрузкойкатализатора и пассивацией его в барабанах.Упрощение способа состоит такжев возможности быстрого теплоотводапри разогреве катализатора за счеткак прекращения доступа окислителя,так и принудительной продувки инертным газом. Кроме того, стабильностьпассивирующего слоя полученного предложенным способом катализатора возрастает: самовозгорание катализатораоимеет место только при 180-210 С(против 100 С по прототипу),25При этом уменьшение содержаниявоздуха в азото-воздушной смеси нижеО, 1-0,3 и 8-12% увеличивает продолжительность пассивации, а увеличение содержания вьпне указанных значений приводит к быстрому саморазогреву катализатора, что затрудняет от-.вод тепла. Охлаждение между ступенями ниже 30 С не целесообразно из-заоувеличения расхода азота, а выше 90 С35недопустимо из-за дальнейшего сильного разогрева катализатора при обработке азото-воздушной смесью.Используемый в изобретениикатализатор представляет собой зерна неправильной формы или гранулыокруглой формы размером 1 - 15 мм. Пористость восстановленного катализатора 30-50%, удельная поверхность 5 - 20 м /г.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1. Лля пассивациивосстановленного железного катализатора к полочной колонне синтеза аммиака агрегата мощностью 1360 т/ВН сутки подведена линия чистого азота, в которую врезана линия воздуха.Линии снабжены запорными регулирующими вентилями и расходомерами. Ввод чистого азота в колонну осуществляют через линии холодных байпасов во избежание разогрева поступающего га.за, выходящим из зоны катализа,При необходимости ликвидации дефекта, образовавшегося в насадке,для аварийной выгрузки из колоннысинтеза аммиака и дальнейшего использования 120 т катализатора СА,проработавшего в колонне в течение2 лет в восстановленном состоянии,его подвергают пассивации. С этойцелью катализатор охлаждают в колонне синтеза до 140 С циркулирующейазотводородной смесью, а затем продувают 2000 м /ч чистого азота(99,97%) в течение 2 ч до температуоры 90 С. Содержание водорода в отходящем газе не должно превьппать 0,3% об.После этого осуществляют попеременно-ступенчатый процесс пассивации и продувки катализатора, причемпассивацию катализатора ведут смесьючистого (99,97%), а затем технического (97-98% И 2) азота с воздухомв количестве 2000 м /ч.Процесс осуществляют по следующему графику (см. табл, 1),По окончании процесса пассивации,который осуществляют за 5 сут, катализатор выгружаютСтабильность пассивирующего слоя катализатора 195 С.П р и и е р 2, 100 т катализатораСА, проработавп 1 его в колонне синтеза аммиака 5 лет, пассивируютс целью безопасной выгрузки и дальнейшего повторного использования,С этой целью катализатор охлаждают в токе циркулирующей азотоводородной смесь, а затем продувают2000 м /ч чистого азота (99,95%)в течение 10 ч до 20 С.Содержание водорода в отходящемгазе не должно превышать 0,3 об.%.После этого осуществляют попеременно-ступенчатый процесс пассивациии продувки катализатора. Пассивацию катализатора ведут смесью чистого (99,95%) азота, а затем технического (97%) азота с воздухом в количестве 2000 м /ч, а продувку - чистым, а затем техническим азотом также в количестве 2000 м /ч, Процесс осуществляют по следующему графику (табл . 2). Стабильность пассивирующего слоя катализатора 210 С.Выгруженный из колонны синтеза катализатор мало изменил свои химические каталитические свойства(см. табл. 3 и 4) и может быть повторно использован или подвергнут регенерации известными методами.П р и м е р 3. 90 т катализатора СА, проработавшего в колонне синтеза 1 год, пассивируют с целью безопасного вскрытия колонны и ликвидацйи деФектов в верхнем теплообменнике. С этой целью катализатор охлаждают в токе циркуляционного газа и технического азота при расходе газа =140 тыс. нм /ч до 50-60 С, а затем проводят попеременно-ступенчатый процесс пассивации и продувки катализатора чистым азотом (концентрация кислорода в азоте 0,027). Пассивацию ведут смесью чистого, а затем технического (М - 987) азота с воздухом в количестве 6000 м /ч, а продувку - чистым, а затем техническим азотом в количестве 5000 м /ч. Процесс ведут по следующему граФику (см. табл.5).По окончании процесса пассивации, который осуществляют за 4 сут,Т а б л и ц аопустиая темОперация Концентрация 0в азоте, об,Епо ступеням Продолжительность, ч пп операции с началапр-са ература, фС 30 0,1 1. Пассивация 12 30 130 0,3 16 30 130 48 1,0 30 130 4,0 68 30 Ф8,0 130 88 16 30 92 130 12,0 100 11, Пассивация 2. Продувка чистым азотом 3. Пассивация4. Продувка чистым азотом5, Пассивация 6, Продувка чистым азотом7, Пассивация 8. Продувка чистым азотом9. Пассивация 10. Продувка техническим азотом колонну вскрывают н устраняют деФекты в теплообменнике,Химический состав и каталитические свойства отобранной пробы катализатора практически не претерпелиизменений (см. табл. 6 и 7), Стабильоность катализатора составила 180 С.Предложенный способ позволяет приО сохранении низкого расхода чистогоинертного газа, который применяетсятолько в начальной стадии процессаи для кратковременных продувок катализатора (Ч=50-100 ч-" ) в течение15 относительно небольшого времениначальной стадии процесса (2 сут),и дальнейшем использовании технического азота провести пассивацию катализатора в каталитическом реакторе20 за 5 сут.При этом можно осуществлятьвскрытие реактора без выгрузки катализатора, создать безопасные условиявыгрузки катализатора и получить25 стабильный запассивированный катализатор без ухудшения его каталитических свойств.1091937 а техническим Пассива 12,0 14 ехническим 5. Продувка оздухом (ко 20 льная Таблица Опера пу тимая темпе ура,3 Пасс 16 3. Пассиваци 0 о 2 0,5-1 5. Пассивация 9 истым азотом родув 40 . 20 Пассивация 8, Продувка стым азото 2 0-8,0 ПассивацияПродувк азотом 16. Продувка техническим азо одувка чистым азото Продувка чистым 10. Продувка техническим азо11. Пассивация 12. Продувка техническим азот 102 110 одолжительность ерации с начала процесса10 1091937 13. Пассивация 8,0-12,0 110 90 14. Продувка техническим азотом 2 40 15. Продувка воздухом (контрольная) 120 20 30 16. Продувка техническим азотом 2 122 30 Таблица 3Сравнение химического состава катализаторов Образец пп А 10 3 СаО 90 0,96 4,0 2,7 САпосле выгрузкино примеру 1 2. 0,93 4,0 САпосле выгрузкипо примеру 2 3. 90 2,65 СА; по ОСТ-03- 71-78 4. Не менее72 0,8-1,3 3,5-5,2 2,5-4,0 остальное до (100%) - ГеО,САдо загрузки1091937 12 Таблица 4 Сравнение каталитических свойств катализаторов Содержание БНна выходеиэ колонны синтеза приР=ЗОО ЧЗО тыс. чи й С Образец ханичвска рочнос 475 500 550 6,5 20,8 21,6 20,5 15 агруэки 275 0 6,0 20,4 210 20 О 158 8САпо после выгрузкимеру 2 146 202 20 З 195 15 О 8 О по ОСТ-7115,0 20,0 20,0 15 260 Таблица И 5 Оп Пр одолжитель нос т ция ч КонцентО в аз об.Х по пеням ацн опустимаяемпература,те,стуначалароцесса опе ни 1. ПассиваФщ 50 2, Продувка чистым азо том 2 50 ссивация 20 4. Продувка чист азотом 5, Пассивация 15 О,6. Продувка чистым аэо 8 6 м 4-1, О 7, Пассивация 8. Продувка чистым азо том 52 4-1,0 6 Пассива, 2. САпосле выгрузки по примеру 11091937 3 14 Продолжение табл.5 ерация ельнос ачала цесса пеням 0 П увка чистым азо 4 т Пассивация,6-2Продувка чистым азо- том Пассиваци 1,0-4,14. Продувка технич азотом 8ическим 6 абл авнение химического состава катализатора раз ец. грузки после во в лабораторной 0,95 4,5 СА(после выгрузки 80 2 1,05 САпо Ту-03-394-7 ме/Остальное - Ре О, (до 100%) 6. Продувка теким азотом7. П А(до тановлен становке Концентрация Допустима 0 в азоте, температур об.й по сту Химический состав, мас.Е"Ф Ъ 8- 4,0- 2,5- 3 5,84,016 1091937 15 Таблица 7Сравнение катвлитических свойств катализаторов Содержание МЯна выходе изколонны синтеза при Р Образец Иеханическаяпрочность 00 С 450 С 475 С 500 С 5(посл3) руз 16 3 21 4 21 3 15,4 12,5 2 ТУ-03-39 15,5 20,5 0 19,5 15 оставитель ехред М.Над орректор А.Обручар актор Л.Утехи 379/1 . Тираж 541 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, Заказ иал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Смотреть

Заявка

3411984, 26.03.1982

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Р-6603

КУЗНЕЦОВ Л. Д, РАБИНА П. Д, МИЩЕНКО Ш. Ш, БАНТИКЯН В. И, АЛЕКСЕЕВ А. М

МПК / Метки

МПК: B01J 23/78, B01J 37/14

Метки: пассивации, железного, восстановленного, синтеза, катализатора, аммиака

Опубликовано: 07.09.1985

Код ссылки

<a href="http://patents.su/9-1091937-sposob-passivacii-vosstanovlennogo-zheleznogo-katalizatora-dlya-sinteza-ammiaka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ пассивации восстановленного железного катализатора для синтеза аммиака</a>

Похожие патенты