Способ пассивации железного катализатора для синтеза аммиака Советский патент 1985 года по МПК B01J37/14 B01J23/78 

Изобретение относится к производству катализаторов, в частности к пассивации пирофорных металлических катализаторов для синтеза аммиака. Известен способ пассивации железного катализатора для синтеза аммиака путем обработки восстановленного катализатора азотом или азотоводородной смесью, содержащими небольшие концентрации кислорода, при температурах 20-70 С ij , Однако известный способ весьма продолжителен и требует больших расходов пассивирующих смесей, что делает нерентабельным его использование на крупных агрегатах синтеза аммиака. Образующаяся при этом пассивирующая пленка не обладает требу емыми защитными свойствами. Известен способ пассивации воестановленного катализатора для синтеза аммиака путем обработки катализатора вначале водной азотоводородной смесью при 250-350 С, затем при достижении температуры 130-170 смесью водяного пара с азотом и при снижении температуры катализатора до 50-70 С смесью кислорода и азота 12. Недостатками данного способа являются сложность технологии процесса, требующая использования газовых смесей ..различньк составов, и ограниченность его применения для отработанных катализаторов. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем му эффекту является способ пассивации железного катализатора для синтеза аммиака путем обработки восста новленного катализатора кислородсодержащим газом при 400-540 С и атмосферном давлении с последующим охлаждением в потоке азотокислородной смеси, В качестве кислородсодер жащего газа используют азотокисло; родную смесь, содержащую 2-15 об.% кислорода и для охлаждения использу ют ту же азотокислородную смесь с указанным содержанием кислорода 3J Недостатком указанного способа является большая продолжительность пассивации, которая в случае вне:колонного восстановления катализатора синтеза аммиака (загрузка 10 т) составляет 20 сут при объемной скорости азотокислородной смеси 1000 и концентрации кислорода в ней 2%. Цель изобретения - сокращение продолжительности пассивации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пассива1ЩИ железного катализатора для синтеза аммиака путем обработки восстановленного катализатора кислородсодержащим газом при 400-530 С, в качестве кислородсодержащего газа используют азотоводородную смесь производства аммиака, содержащую 0,001-0,1 об.% кислорода, и обработку ведут вначале при 400-530 С, давлении 100-300 ат и объемной скорости газа 5000-20000 ч при снижении температуры катализатора до 60-80 С давление уменьшают до 1826 ат с последующим увеличением содержания кислорода в смеси в количестве, обеспечивающем дальнейшее снижение температуры катализатора до 20-40 С, заменой азотоводород- кислородной на азотокислородную смесь, содержащую 1,0-21,0 об.% кислорода, и снижением давления до атмосферного. Использованиеизобретения дает возможность снизить время пассивации до 18 ч (вместо15-20 сут по прототипу). . При концентрации кислорода в азотводородной смеси 0,001-0,1% и объемных скоростях циркулирующего газа 5000-20000 ч создаются условия, когда с пассивацией катализатора одновременно происходит его охлаждение. Скорость теплоотвода обеспечи. вает продолжительность процесса, достаточную для приготовления непиррфорного катализатора. Работа на объемных скоростях циркулирующего газа ниже 5000 ч связана с увеличением продолжительности периода пассивации катализатора. При объемных скоростях выше 20000 ч охлаждение катализатора протекает настолько быстро, что пассивирующая пленка не успевает образоваться. Увеличение концентрации кислорода в циркулирующей азотоводородной смеси вьш1е 0,1% приводит к повышению взрывоопасной системы. Если после обработки катализатор проявляет остаточную пирофорность, ее устраняют да. пассивацией катализатора азотокислородными смесями. Используемые параметры снижения давления соответствуют компрессии первой ступени. Испытание предлагаемого способ проводят на промьппленньгх колоннах синтеза аммиака с катализатором СА-1 следующего состава, мас.%: FeO 29-36 0,7-1,0 3,0-4,0 CaO 2,0-3,0 MgO До 0,7 510-2 До 0,7 Остальное Пример 1.В агрегат синте за аммиака, мощностью 1360 т/сут, колонну которого загружают катализатор типа СА-1 (ГОСТ 6-03-71-73) в количестве 100 т, подают технол гический азот в линию свежей азото :водородной смеси (160000 ) перед компрессором в количестве 1000 м/ч. Содержание кислорода в технологическом азоте 1%. Азот вм те с азотоводородной смесью сжимаю компрессором до 300 ат и подают в цикл, где смешивают с циркулирующе азотоводородной смесью (700000 После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводород10ЧОО860000 °° ной смеси составляет Скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси 5000 ч Реакция синтеза в результате об тимого отравления катализатора кис лородом замедляется, нарушается ав термичность процесса, и колонна (катализатор) начинает охлаждаться Одновременно происходит пассивация катализатора. По мере охлаждения- . катализатора до 60-80 С скорость циркуляции уменьшают, давление сни жают до .26 ат и технологический азот со свежей азотоводородной смесью,,концентрация кислорода в 0,006% .которой составляет 160000 пускают через колонну на проток. При этом, сохраняя неизменной скорость подачи технологического азота, количество азотоводородной смеси уменьшают, таким образом, увеличивая содержание кислорода в смеси для обеспечения дальнейшего снижения температуры катализатора до 20-40 С. После этого в колонну начинают дозировать воздух, следя за тем, чтобы температура не возрастала, и снижают давление до атмосферного. Общая продолжительность процесса, включая охлаждение, составляет около 8 сут. Начальная тем пература обработки катализатора 530°С. Пример 2.В агрегат синтеза аммиака, мощностью 1360 т/сут, в колонну которого загружают катали™ затор типа СА-1 в количестве 100 т, подают технологический азот в линию свежей азотоводородной смеси перед t компрессором в количестве 1000 . Содержание кислорода в технологическом азоте - 1%. Температура начала обработки катализатора (или 460°С). Азот вместе со свежей азотоводородной смесью сжимают компрессором до 100 ат (или 200 ат) и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей азотоводородной смесью. После смешения концентрация кислорода в циркулирующей азотоводородной смеси составляет 0,001 % „Скорость циркуляции кислородсодержащей азотово дородной смеси 5000 Дальнейшее описание процесса аналогично примеру 1, только давление снижают до 18 ат и вместо воздуха используют техноло-. гический азот. .Пример 3. Описание процесса и его параметры аналогичны примерам 1 и 2. Исключение составляет скорость цирркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси - 20000 ч. Общая продолжительность процесса, включая охлаждение катализатора, составляет около 7 сут. Пример 4. В агрегат синтеза аммиака, мощностью 1360 т/сут (катализатор СА-1, количество 100 т), подают технологический азот в линию свежей азотоводородной смеси перед компрессором в количестве 3000 . Содержание кислорода в технологическом азоте 2%. Температура начала обработки катализатора 530°С. Азот вместе со свежей азотоводородной смесью сжимают компрессором до 300 ат и подают в цикл, где смешивают с циркулирующей азотоводородной смесью. Скорость циркуляции кислородсодержащей азотоводородной смеси 5000 . После смешения концентрация кислороа в циркулирующей азотоводородной 20-3 -100 - 0,007%. смеси составляет 860000

СПОСОБ ПАССИВАВДШ ЖЕЛЕЗНОI ГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА, включакщий обработку восстановленно;го катализатора кислородсодержащим газом при 400-530 С, о тли на rent и и с я тем, что, с целью сокра-г щения продолжительности пассивации, в качестве кислородсодержащего газа используют азотоводородную смесь производства аммиака, содержащую 0,001-0,1 об.% кислорода, и обработку ведут вначале при 400-530с, давлении 100-300 ат и объёмной скорости газа 5000-20000 ч, затем при снижении температуры катализатора до 60-80°С давление уменьшают до 1826 ат с последзгющим увеличением содержания кислорода в смеси в количестве, обеспечивающем дальнейшее снижение температуры катализатора (Л до 20-40с, заменой азотоводород кислородной на азотокислородную смесь, содержащую 1,0-21,0 обД кислорода, и снижением давлениядо атг мосферного.: 4 Vl tib Nd