Способ выделения аммиака из газовых сме-СЕй Советский патент 1981 года по МПК C01C1/12 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АММИАКА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

1

Изобретение относится к способам выделения аммиака из газовых смесей и может найти применение в металлургической, химической и других отраслях народного хозяйства, где имеются выбросы в атмосферу газов, содержащих аммиак.

Известен способ выделения аммиака из газов путем его абсорбции раствором аммиачной селитры, подкисленного азотной кислЬтой 1.

Недостатками известного способа являются боль.шие объемы циркулирующих растворов, а следовательно, необходимость иметь громоздкие очистные сооружения, полученные растворы необходимо упаривать для получения твердой аммиачной селитры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выделения аммиака из газовых смесей путем его окисления на катализаторе при повыщенных те.мпературах.

Отходящие газы, содержащие 0,03 об.% NHs и 3 об.% Ог, контактируют с катализатором при 250-450°С и объемной скорости газа 1000-100000 ч . При этом аммиак окисляется до азота и воды по уравнению реакции.

4NH 3 + ЗОг- 2N а+ Применяемый катализатор содержит в основном 0,02-2 моль окиси меди и 0.5 моль окиси металла, выбранного из группы молибден, вольфрам, ванадий, железо, церий и остальную каталитически активную двуокись титана 2.

Недостатком известного способ является образование при каталитическом окислении- аммиака не только азота и воды, но и токсичных окислов азота. Так, при температуре 400-450°С в газа.х поело контактирования с катализатором аммиак не обнаружен, но найдены окислы азота для катализатора приведенного состава в следующих количествах, %:

TiOi+CuO13- 82

TiO2+ CuO + 2,0514-45

TiOa-f-VgOi.10-29

Состав последнего ката.щзатора, вес. TiO289 и V-iOs И.

Цель изобретения - исключение образования окислов азота.

Поставленная цель достигается тем, что выделение аммиака проводят путем каталитического окисления аммиака при повышенных температурах, в качестве ванадийсодержаиэго катализатора используют активную окись алюминия, содержащую 6- 8% пятиокиси ванадия.

Установлено, что контактирование аммиачно-воздушной смеси с содержанием аммиака 0,1 -10 об.% с указанным катализатором при 400-450° С приводит к количественному окислению аммиака до азота и воды без образования окислов азота.

Катализатор может быть легко приготовлен путем пропитки гранул активной окиси алюминия насыщенными водными растворами растворимых солей ванадия, таких кик ванадат аммония или оксалат ванадия. Пропитанные гранулы сушат .и прокаливают на воздухе при 500°С.

Способ выделения аммиака из газовых смесей осуществляют следующим образом

Через трубку с катализатором, нагретую до 40-550°С, пропускают аммиачно-воздушную смесь с содержанием аммиака до 101об./о. При большей концентрации аммиака, выделяющееся при окислении тепло может разогреть контактную массу до температуры плавления пятиокиси ванадия, что приведет к потере активности катализатора. Газ пропускают с объемной скоростью БОО- ООООч в зависимости от содержания аммиака в смеси и требуемой степени превращения аммиака в азот.

Выбранные пределы содержания пятиокиси ванадия в катализаторе определены следующим образом. При одних и тех же условиях проведения эксперимента (концент рации аммиака в газовой смеси, температуре и объемной скорости). увеличение содержания пятиокиси ванадия в катализаторе выше 8% не оказывает существенного влияния на степень окисления аммиака и даже уменьшается вследствие уменьшения активной поверхности катализатора, а при содержании ниже 6% степень окисления аммиака резко уменьщается.

В табл. 1 показано влияние температуры на превращения аммиака.

Таблица 1

Продолжение габл, 1

Таким образом, оптимальный интервал температур равен 400-550°С.

В табл. 2 показано влияние объемной ско рости газа на степень превращения аммиака при температуре 500°С.

Таблица 2

1ООО

100

О

98

О

5000

10000

95

О

О

90

200ОО

Таким образом, при объемной скорости до 20000 степень превращения аммиака выше 90%.

В табл. 3 показана зависимость степени превращения аммиака от концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси, при температуре 500°С и объемной скорости

5000 ч-.

Таблица 3

Концентрация аммиака в газовой смеси существенно не влияет на степень превращения аммиака, однако, при концентрации NH 3 10 об./о катализатор разогревается выше 650°С, что может привести к снижению его активности.

В табл. 4 показано влияние количества пятиокиси ванадия в катализаторе на степень превращения аммиака.

Таблица 4 Пример, а) Приготовление катализатора. Гранулы активной окиси алюминия марки А-I (ГОСТ 8136-56) помещают в насыщенньш раствор ванадата аммония при 70-80°С и выдерживают при этой температуре в течение 1,5-2 ч. Операцию повторяют дважды, затем гранулы отделяют от раствора и прокаливают при 550°С на воздухе в течение 4-5 ч. Содержание пятиокиси ванадия в полученном катализаторе 7,6%. Для получения катализатора с содержанием VjOj 6% достаточно одной операции пропитки, для получения катализатора с содержанием VgOs 8% необходимо проводить двухкратную пропитку насыщенным раствором ванадата аммония при температуре кипения. б) Выделение аммиака из газовых смесей,i В оптимальных условиях обработке подвергнута газовая смесь, полученная при прокаливании ванадата аммония в присутствии воздуха. Катализатор - активная окись алюминия с содержанием пятиокиси ванадия «7%. Гаао-воздушная смесь содержит 0.8 об. %. аммиака, 20 мг/м пыли пятиокиси- ванадия. Используют контактный аппарат, описанный в примере, объемная скорость газа 7000 , температура катализатора 480-520°С, линейная скорость газа 0,5-0,6 м/с. Пропускают через катализатор 500 л газа, содержащего 40 л аммиака. Степень превращения аммиака 98-99%, окислов азота в отходящих газах не обнаружено.

Для сравнения в условиях данного примера аммиачно-воздущную смесь пропускают через активную окись алюминия, не содержащую , с размером гранул 2-4 мм. Степень превращения аммиака составляет

5-10%. Кроме того, аммиачно-воздушную смесь пропускают через гранулы пятиокиси ванадия, полученные путем прессования гид ратированной пятиокиси ванадия под давлением 500 кг/см2 с последующим прокаливанием гранул при 400-450°С. Степень превращения аммиака составляет 40-55%.

В одинаковых условиях проведены опыты по выделению аммиака из аммиачно-воздущ ной смеси по предлагаемому способу и по известному. Катализатор по известному способу представляет собой двуокись титана, содержащую 10-15% ванадия

В табл. 5 приведены сравнительные данные по выделению аммиака из воздущной смеси, содержащей 1 об. /о NHa, по известному и предлагаемому способам. Таблица 5

Температура, С Известный 88 10 10О 29 100 35 Предлагаемый 60 О93 О 1ОО О rf.- степень превращения аммиака, %; j3- степень образования окислов азота,%, Как следует из данных табл. 5,по известному способу полное окисление аммиака происходит при более низких температурах, на одновременно образуются значительные количества окислов азота. Предлагаемый способ предполагается использовать для выделения аммиака из отходящих газов производства чистой пятиокиси ванадия. В настоящее время с отходящими газами ежедневно выбрасывается в атмосферу около 200 кг аммиака и поэтому проблема обезвреживания газовых выбросов производства является актуальной. Применение предлагаемого способа позволяет полностью исключить выброс в атмосферу вредных газов. Формула изобретения Способ выделения аммиака из газовых смесей путем окисления на ваНадийсодержащем катализаторе при повышенных температурах, отличающийся тем, что, с целью исключения образования окислов азота, в качестве ванадийсодержащего катализа7.,8

тора испльзуют активную окись алюминия,1. Иванов М. Е. Технология аммиачной

сотержащую 6-8% пятиокиси ванадия.селитры. М., «Химия, 1978, с. 185.

Источники информации, 2. Патент США № 408510, кл. 423-237,

принятые во внимание при экспертизе1978.

833502