Изобретение относится к производству катализаторов для синтеза аммиака и может быть использовано в азотной промышленности.
Известен способ получения гранулированного катализатора для синтеза аммиака плавлением и окислением железа в присутствии промоторов с образованием расплавленной катализаторной массы с последующим ее гранулированием в токе воздуха, обеспечивающем горизонтальное движение гранул и их охлаждение до 1000oС, с последующим восстановлением гранул газом во время самопроизвольного охлаждения[FR 2499871 А1, 20.08.1982].
Использование воздушного потока в известном способе в интервале давлений 250-300 Па для грануляции связано с трудностью ведения данного процесса, т. к. любое отклонение по давлению подаваемого воздуха приводит к отклонению от горизонтального движения гранул. При давлении менее 250 Па гранулы падают вниз, а при Р=300 Па улетают вверх и не попадают на другую стадию - стадию самопроизвольного охлаждения, где происходит дальнейшая стабилизация структуры катализатора.
Это приводит к уменьшению производительности установки, к образованию нестандартных гранул до 30%.
Кроме того, такой способ грануляции не позволяет получать заданный фракционный состав катализатора, получают преимущественно гранулы катализатора крупных размеров (5-7 мм, 7-10 мм).
Известен также способ приготовления гранулированного катализатора для синтеза аммиака плавлением исходных компонентов в зоне высоких температур, например в электрической дуге, с последующим гранулированием катализаторной массы путем пропускания через несколько горизонтально расположенных пленок воды [RU 230098 А, 24.07.1970]. Грануляция в воду приводит к снижению механической прочности катализатора.
Известен также способ получения гранулированного катализатора для синтеза аммиака путем окисления металлического железа шихты, содержащей промотизирующие добавки, образование путем сплавления окислов железа и промоторов катализаторной массы, грануляции плава в начале на движущейся наклонной плоскости с ниспадающим потоком воды, образовавшиеся гранулы охлаждают до начала кристаллизации катализаторного плава в зоне температур 1450-1350oС, а затем охлаждение гранул проводят на движущейся горизонтальной поверхности, смоченной водой, при быстром охлаждении гранул снизу и медленном - сверху за счет тепла излучения гранул, отраженного тепловым экраном, расположенным над движущейся горизонтальной поверхностью, до окончательной кристаллизации плава при температуре 1350-12000oС, полученные гранулы направляют далее на отжиг и охлаждение [RU 2142340 С1, 10.12.1999].
К недостаткам известного способа следует отнести проведение грануляции в две стадии, необходимость изменения наклона плоскости и высоты падения струи катализаторного плава, а также использование воды при грануляции.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является способ получения гранулированного катализатора для синтеза аммиака путем окисления металлического железа, плавления его окислов с промоторами, грануляции катализаторного плава и охлаждение гранул с 1600 до 1000oС в потоке паровоздушной смеси, направления гранул в теплоизолированный реактор, в котором за счет тепла, выделяющегося при охлаждении гранул, сначала проводят термический обжиг в зоне температур 1000-800oС, затем в зоне температур 800-450oС - восстановление или окисление катализатора путем подачи газа-восстановителя с последующим окончательным охлаждением от температуры 450 до 50oС в токе инертного газа [RU 913636 С1, 27.06.1995].
Недостатком известного способа является спонтанный разрыв струи на гранулы в восходящем потоке паровоздушной смеси, не обеспечивающей получение заданного узкого интервала гранулометрического состава катализатора с большим процентом выхода основной необходимой фракции.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения катализатора, лишенного вышеупомянутых недостатков, обеспечивающего получение гранул катализатора в узком интервале гранулометрического состава, необходимого для радиальных насадок колонн синтеза аммиака, широко внедряемых в настоящее время в азотную промышленность.
Для решения поставленной задачи предложен настоящий способ получения гранулированного катализатора для синтеза аммиака путем окисления металлического железа, плавления его окислов с промоторами, грануляции катализаторного плава и охлаждение гранул с 1600 до 1000oС путем слива плава на вращающийся роторный формователь с полусферическими ячейками, направления гранул в теплоизолированный реактор и проведение сначала термического отжига в зоне температур 1000-800oС, затем в зоне температур 800-450oС - восстановление путем подачи газа-восстановителя с последующим окончательным охлаждением от 450 до 50oС в токе инертного газа.
При осуществлении грануляции катализаторного плава и охлаждении гранул используют роторный чугунный формователь, с размером полусферических ячеек от 3 до 15 мм и скоростью вращения 4-6 об/мин.
Предлагаемый способ грануляции позволяет получить заданный узкий интервал гранулометрического состава катализатора с большим процентом выхода основной необходимой фракции.
Использование чугунного роторного формователя позволяет более интенсивно проводить процесс охлаждения до 1000oС, что, в свою очередь, приводит к повышению выхода качественных гранул.
Охлаждение гранул происходит не в потоке воздуха, а в полусферических ячейках, где осуществляется формирование округлой формы и заданного размера гранул.
При таком охлаждении отсутствуют деформированные гранулы и гранулы с многочисленными микротрещинами.
Грануляция и охлаждение в предлагаемом способе осуществляется следующим образом. Плав с летки под действием собственного веса непрерывной струей заполняет ячейки-полусферы графитовых блоков роторного формователя.
Роторный формователь представляет собой металлический диск диаметром 1,5 мм, закрепленный на вертикальном валу. Диск вращается со скоростью 4-6 об/мин. Скорость вращения формователя регулируется вариатором.
На диске плотно друг к другу закреплены графитовые блоки в количестве 20 шт., изготовленные в виде трапеции толщиной 50 мм.
На поверхности высверлены полусферические ячейки заданного диаметра. Графитовые блоки непрерывно охлаждаются водой.
Сформованные в графитовых ячейках гранулы катализатора сдуваются с роторного формователя потоком воздуха и поступают непрерывно в теплоизолированный реактор.
Роторный чугунный формователь по своей конструкции компактен; прост в изготовлении, монтаже, демонтаже и надежен в эксплуатации. На нем изготовлено более 500 т катализатора.
Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.
Пример 1.
В окисленной камере дно укладывают небольшими кусочками железа, газовой горелкой разогревают железо до температуры 1400oС, затем подают кислород в количестве 90 м3/ч. После образования расплава по всей поверхности дна камеры толщиной 30 мм и стабилизации слива расплава через летку включают питатели железа и промоторов. Железо подают в количестве 87 кг/ч, а промоторы K2СО3 : СаО : Аl2О3 при их весовом соотношении 1:3:4 в количестве 9,6 кг/ ч. Полученный расплав в количестве 120 кг/ч непрерывно поступает на грануляцию, которую осуществляют путем слива плава на вращающийся со скоростью 4 об/мин роторный чугунный формователь, с ячейками-полусферами размером 3 мм для получения гранул и охлаждения до 1000oС.
После стадии грануляции гранулы катализатора в количестве 120 кг/ч непрерывно поступают в теплоизолированный реактор, где гранулы непрерывно под действием собственного веса перемещаются сверху вниз с постепенным снижением своей температуры с 1000 до 50oС.
В зоне температур 1000-800oС происходит выдержка - термический отжиг образовавшихся гранул катализатора, а затем в зоне температур 800-450oС осуществляют непосредственное восстановление катализатора газом-восстановителем состава Н2 - 75 об.% и N2 - 25 об.% при объемной скорости W=2000 ч-1. Получают 90 кг/ч восстановленного катализатора со степенью восстановления 65%, который потом пассивируют азотом, содержащим 1 об.% O2 при объемной скорости W=2000 ч-1.
Выход катализаторной фракции с размером гранул 1,5-3 мм составляет 80%, механическая прочность - 410 кг/см2 (402•105 Па).
Пример 2.
В окисленной камере дно укладывают небольшими кусочками железа, газовой горелкой разогревают железо до температуры 1400oС, затем подают кислород в количестве 90 м3/ч. После образования расплава по всей поверхности дна камеры толщиной 50 мм и стабилизации слива расплава через летку включают питатели железа и промоторов. Железо подают в количестве 125 кг/ч, а промоторы K2СО3 : СаО : Al2O3 при их весовом соотношении 1:3:4 в количестве 14,4 кг/ч. Полученный расплав в количестве 180 кг/ч непрерывно поступает на грануляцию, которую осуществляют путем слива плава на вращающийся со скоростью 5 об/мин роторный чугунный формователь с ячейками-полусферами размером 7 мм для получения гранул и охлаждения до 1000oС.
После стадии грануляции гранулы катализатора в количестве 180 кг/ч непрерывно поступают в теплоизолированный реактор, где гранулы непрерывно под действием собственного веса перемещаются сверху вниз с постепенным снижением своей температуры с 1000 до 50oС. В зоне температур 1000-800oС происходит выдержка - термический отжиг образовавшихся гранул катализатора, а затем в зоне температур 800-450oС осуществляют непосредственное восстановление катализатора газом-восстановителем состава Н2 - 75 об.% и N2 - 25 об.% при объемной скорости W=2000 ч-1. Получают 130 кг/ч восстановленного катализатора со степенью восстановления 65%, который потом пассивируют азотом, содержащим 1 об.% О2 при объемной скорости W=2000 ч-1.
Выход катализаторной фракции с размером гранул 7-10 мм составляет 45%, механическая прочность - 410 кг/см2 (402•105 Па).
Пример 3.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, кроме того, что используют роторный чугунный формователь с полусферическими ячейками размером 15 мм при скорости вращения 6 об/мин. Выход катализаторной фракции с размером гранул 15 мм составляет 65%, механическая прочность - 410 кг/см2 (402•105 Па).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА | 1977 |
|
RU913636C |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА | 1976 |
|
SU675673A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА | 1999 |
|
RU2142340C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ | 2000 |
|
RU2163842C1 |
Способ получения катализатора для синтеза аммиака | 1977 |
|
SU667235A1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ | 2000 |
|
RU2172210C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРНИСТОГО СОЕДИНЕНИЯ | 1999 |
|
RU2142335C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ | 1999 |
|
RU2143319C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЬ-АЛЮМО-ХРОМОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ МЕТАНИРОВАНИЯ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА | 2002 |
|
RU2205068C1 |
Способ приготовления катализатора для синтеза аммиака | 1976 |
|
SU603423A1 |
Изобретение относится к производству катализаторов для синтеза аммиака и может быть использовано в азотной промышленности. Описан способ приготовления гранулированного катализатора для синтеза аммиака путем окисления металлического железа, плавления его окислов с промоторами, грануляции его окислов с промоторами, грануляции катализаторного плава и охлаждения гранул с 1600 до 1000oС, направления гранул в теплоизолированный реактор и проведения сначала термического обжига в зоне температур 1000-800oС, затем в зоне температур 800-450oС - восстановления путем подачи газа-восстановителя с последующим окончательным охлаждением от 450 до 50oС в токе инертного газа. Грануляцию катализаторного плава и охлаждение гранул осуществляют путем слива плава на вращающийся роторный чугунный формователь с полусферическими ячейками с размером полусферических ячеек 3-15 мм и скоростью вращения 4-6 об/мин. Технический эффект - катализатор получен в узком интервале гранулометрического состава, необходимого для радиальных насадок колонн синтеза аммиака, широко внедряемых в настоящее время в азотную промышленность. 1 з. п. ф-лы.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА | 1977 |
|
RU913636C |
Предшественник катализатора для синтеза аммиака | 1986 |
|
SU1544175A3 |
КАТАЛИЗАТОР СИНТЕЗА АММИАКА, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБ СИНТЕЗА АММИАКА | 1998 |
|
RU2130337C1 |
СПОСОБ СПУСКА ОТДЕЛЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТИ СТУПЕНИ РАКЕТЫ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2012 |
|
RU2506206C1 |
Приспособление к ткацкому станку для обрыва кромочных нитей на ткани | 1933 |
|
SU34403A1 |
US 5221657 А, 22.06.1993. |
Авторы
Даты
2003-05-10—Публикация
2002-03-05—Подача