ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализаторы процесса синтеза аммиака из "Технология соединений связанного азота" Катализаторами процесса образования аммиака из азота и водорода являются многие металлы. Промышленное применение получили катализаторы на основе железа — наиболее активные и дешевые по сравнению с другими. [c.125] Обыкновенное железо не обладает каталитическими свойствами и приобретает каталитическую активность только прн восстановлении из окислов в определенных условиях. [c.125] Активными свойствами обладает не вся масса катализатора, а лишь отдельные участки его поверхности, называемые активными центрами. Следовательно, чем более развита поверхность катализатора, тем выше его активность. [c.125] Для улучшения физической структуры катализатора, увеличения числа активных центров и повышения устойчивости в работе к железному катализатору добавляют активаторы, или промоторы, двух типов структурообразующие (увеличивающие и стабилизирущие поверхность) и модифицирующие (увеличивающие удельную активность). К первой группе относятся окись алюминия AI2O3 и окись магния MgO ко второй группе относятся окислы щелочных металлов К2О, СаО. [c.125] Для дважды промотированных (с двумя активаторами) катализаторов отношение AI2O3 к К2О должно быть близким 2 1. В последние годы ГИАП разработаны активные катализаторы с большим числом промоторов. Испытания четырежды промоти-рованного катализатора на промышленном газе показали значительное увеличение его активности. [c.125] Каталитические яды. В азотоводородной смеси, поступающей на синтез аммиака, могут содержаться примеси, которые резко снижают или полностью уничтожают активирующее действие катализатора. Потерю каталитической активности принято называть отравлением катализатора. [c.125] К веществам, вызывающим временное (обратимое) отравление катализатора, относятся кислород, двуокись углерода, окись углерода и пары воды. [c.125] При пропускании через катализатор чистой азотоводородной смеси реакции протекают в обратном направлении, т. е. окислы железа восстанавливаются водородом до металла. [c.126] Образующиеся водяные пары реагируют с железом катализатора по приведенным выше уравнениям. Устойчивая работа агрегатов синтеза аммиака обеспечивается при содержании в азотоводородной смеси не свыше 0,002% окиси углерода и не свыше 0,0001% двуокиси углерода. [c.126] Для тонкой очистки газа от кислорода и кислородсодержащих веществ во многих системах синтеза предусматривается колонна продуцирующего предкатализа, в которой, помимо очистки газа, происходит частичное превращение азотоводородной смеси в аммиак. Содержание аммиака на выходе из колонны составляет 10—12%. [c.126] В колонны предкатализа загружается высокотемпературный железный катализатор, содержащий до 12% AI2O3 и 2%К20. В настоящее время применяют также железный катализатор, содержащий активаторы К2О СаО AI2O3 ЗЮг. [c.126] Агрегаты предкатализа, состоящие пз колонны, водяного холодильника и сепаратора, работают в основном при тех же давлениях, что и системы синтеза аммиака. При очистке газа от окиси углерода промывкой жидким азотом применяют предка-тализ низкого давления, работающий под давлением 28—30 ат. [c.126] Ничтожно малые количества соединений серы, мышьяка или фосфора, содержаш,иеся в азотоводородной смеси, могут вызвать необратимое (безвозвратное) отравление катализатора, а следовательно, резкое снижение производительности агрегата и даже полную его остановку. [c.127] Срок непрерывной работы колонны синтеза зависит, таким образом, от следующих факторов степени очистки азотоводородной смеси от каталитических ядов, правильности восстановления катализатора, режима эксплуатации и состояния насадки колонны. При соблюдении технологического режима смена катализатора в колонне синтеза аммиака проводится один раз в два года. Имеют место случаи, когда колонна синтеза работает непрерывно в течение трех лет. [c.127] Приготовление катализаторов. Сырьем для получения катализаторов процесса, синтеза аммиака является железо или магнитная железная руда. Процесс приготовления катализатора состоит из ряда стадий. [c.127] Катализаторное железо плавится при температуре 1600 С в специальных печах. В процессе плавки к нему добавляют активаторы (промоторы) окись алюминия AI2O3 и чистый кремний. Расплавленное железо выливают в тигель для окисления, которое продолжается около 30 мин. При окислении в тигель добавляют СаО, а затем К2СО3. Полученную массу разливают в формы и быстро охлаждают. Охлажденный катализатор подвергают дроблению и сортировке на гравитационных ситах на фракции 4—6 6—8 8—12 мм. [c.127] Фракция катализатора менее 4 мм (мелочь) подвергается переплавке в электропечах при температуре Г600—4800° С. [c.127] Технологический процесс получения катализатора синтеза аммиака из железной руды состоит из следующих стадий трехкратной сепарации концентрата, электроплавки в печах сопротивления, охлаждения плава, дробления и сортировки готового катализатора. [c.127] Вернуться к основной статье