Спосіб виготовлення каталізатора для селективного відновлення оксидів азоту аміаком
Номер патенту: 122720
Опубліковано: 25.01.2018
Автори: Соловйов Сергій Олександрович, Вишницький Анатолій Борисович, Кирієнко Павло Іванович, Тищенко Євген Вікторович, Жигайло Борис Данилович, Тищенко Микола Тарасович, Ларіна Ольга Вікторівна, Попович Наталія Олексіївна
Формула / Реферат
1. Спосіб виготовлення каталізатора для селективного відновлення оксидів азоту аміаком, що включає одержання просочувального розчину, просочення ним носія,
висушування носія та його прожарювання, який відрізняється тим, що просочувальний розчин одержують в першому технологічному апараті із нержавіючої сталі, куди спочатку завантажують мідь металеву із розрахунку вмісту у каталізаторі оксиду міді CuO 10-14 % мас, потім заливають неконцентровану азотну кислоту, в результаті взаємодії якої з міддю металевою утворюється розчин міді азотнокислої, в цей розчин додають оксид цинку ΖnΟ із розрахунку його вмісту в каталізаторі 5±1 % мас, одержуючи при цьому просочувальний розчин, який спрямовують в другий технологічний апарат із нержавіючої сталі, в який завантажений гранульований носій з оксиду алюмінію γ-модифікації і просочують його просочувальним розчином, який після завершення операції просочування видаляють із згаданого другого технологічного апарата і подають в нього підігріте повітря, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його сушіння, після сушіння в другий технологічний апарат подають повітря, підігріте до вищої температури, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його прожарювання з отриманням готового продукту.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при одержанні просочувального розчину використовують мідь катодну.
Текст
Реферат: Спосіб виготовлення каталізатора для селективного відновлення оксидів азоту аміаком включає одержання просочувального розчину, просочення ним носія, висушування носія та його прожарювання. Просочувальний розчин одержують в першому технологічному апараті із нержавіючої сталі, куди спочатку завантажують мідь металеву із розрахунку вмісту у каталізаторі оксиду міді CuO 10-14 % мас., потім заливають неконцентровану азотну кислоту, в результаті взаємодії якої з міддю металевою утворюється розчин міді азотнокислої, в цей розчин додають оксид цинку ΖnΟ із розрахунку його вмісту в каталізаторі 5±1 % мас., одержуючи при цьому просочувальний розчин, який спрямовують в другий технологічний апарат із нержавіючої сталі, в який завантажений гранульований носій з оксиду алюмінію γмодифікації і просочують його просочувальним розчином, який після завершення операції просочування видаляють із згаданого другого технологічного апарата і подають в нього підігріте повітря, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його сушіння, після сушіння в другий технологічний апарат подають повітря, підігріте до вищої температури, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його прожарювання з отриманням готового продукту. UA 122720 U (12) UA 122720 U UA 122720 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до хімічної галузі і може бути використаний для виготовлення каталізатора селективного відновлення оксидів азоту аміаком, який може бути застосований для очистки відпрацьованих газів на виробництві, технологія яких супроводжується викидами в атмосферу оксидів азоту. Процес селективного каталітичного відновлення оксидів азоту аміаком відбувається в кисневмісних газових сумішах. Вищезгаданий каталізатор спрямовує процес у бажаному напрямі, а саме: оксиди азоту селективно реагують з аміаком. В процесі цієї взаємодії токсичні оксиди азоту перетворюються в нетоксичні сполуки - азот і воду. Відомий способі виготовлення каталізатора селективного відновлення оксидів азоту аміаком, що включає завантаження в технологічний апарат визначених кількостей парового конденсату і щавлевої кислоти з наступним дозуванням в згаданий апарат визначеної кількості п'яти оксиду ванадію, утворюючи в результаті розчинення і взаємодії всіх вищезазначених компонентів просочувальний розчин, який переміщують в інший технологічний апарат, завантажують в нього визначену кількість гранульованого носія із оксиду алюмінію γмодифікації, просочуючи його протягом визначеного проміжку часу, потім вивантажують із апарата, пров'ялюють, сушать і прожарюють протягом визначеного проміжку часу до отримання готового продукту [Витяг із "Технологического регламента № 89 производства алюмованадиевого катализатора АВК - 10"; Катализатор селективной очистки АВК - 10КД. Технические условия ТУ У 20.5-19090885-001:2012]. Недоліком згаданого способу насамперед є використання високотоксичного, дефіцитного і дорогого ванадію. Висока токсичність ванадію потребує використання ряду суттєвих вимог, що спрямовані на дотримання безпеки і захисту працюючих. Значні складнощі виникають при транспортуванні каталізатора, адже його підвищена токсичність визначає цілий ряд вимог, спрямованих на захист людей, які супроводжують вантаж і безпосередньо контактують з ним при виконанні вантажно-розвантажувальних робіт. Суттєвим недоліком цього способу є також низька каталітична активність отриманого каталізатора, що підтверджується підвищеним вмістом токсичних компонентів в очищеному газі: оксиді азоту (NOx)-0,005 % об. (103 30 35 40 45 50 55 мг , аміак (NH ) - 0,01-0,015 % об. мг 3 ) (76 114 3 ) . 3 м м Відомий також найбільш близький до запропонованої за технічною суттю спосіб виготовлення каталізатора селективного відновлення оксидів азоту аміаком, що включає одержання просочувального розчину в технологічному апараті із нержавіючої сталі, куди спочатку завантажують мідь металеву із розрахунку вмісту в каталізаторі оксиду міді CuO 7±1 % мас., потім заливають визначену кількість кислоти азотної неконцентрованої, в результаті взаємодії якої з міддю металевою утворюється розчин міді азотнокислої, в цей розчин додають оксид цинку ZnO із розрахунку його вмісту в каталізаторі 5±1 % мас, утворюючи при цьому просочувальний розчин, який спрямовують в інший технологічний апарат із нержавіючої сталі, далі в цей апарат завантажують визначену кількість гранульованого носія із оксиду алюмінію модифікації і просочують його протягом визначеного проміжку часу, далі після закінченняоперації просочування носій видаляють із згаданого технологічного апарата, пров'ялюють його на відкритому повітрі, потім завантажують в електричну піч, де його сушать і прожарюють до отримання готового продукту [Витяг з "Технологічного регламенту № 90 виробництва алюмомідноцинкового каталізатора АМІД"; Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности, под редакцией проф. В.М. Олевского, с. 300; ТУ У 20.5-1990885-003:2013 Каталізатор алюмомідноцинковий АМЦ. Технічні умови;] - прототип. Також відомий каталізатор РК-202 Редкінського каталізаторного заводу (РФ) виготовлений відповідно до ТУ РФ 2170-302-29131036-97, який містить в своєму складі 8 % мас. CuO та 6 % мас. ZnO з використанням у ролі носія оксиду алюмінію. Перевагою технології алюмомідноцинкових каталізаторів у порівнянні з алюмованадієвим каталізатором є відсутність ванадію в каталізаторі, що позбавляє її від цілого ряду вказаних вище недоліків, пов'язаних з використанням ванадію, але технологія за прототипом має декілька суттєвих недоліків, тому потребує подальшого вдосконалення. Одним із суттєвих її недоліків є відсутність обмежень до якості міді, яку використовують як сировину для виготовлення каталізатора. Це призведе до внесення дезактивуючих домішок у готовий каталізатор, що в свою чергу може призвести до зменшення показника очистки від оксидів азоту. Не менш суттєвим недоліком способу за прототипом є виготовлення каталізатора з недостатньою каталітичною активністю, оскільки він забезпечує такий же вміст токсичних речовим в очищеному газі, як і виготовлений за попереднім способом. 1 UA 122720 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліком цього способу є також пряме контактування працівників з токсичними хімічними речовинами в процесі одержання каталізатора. Воно починається з видалення просоченого носія з технологічного апарата, де відбувалась операція просочування. Видалений просочений носій розміщують на листах, які за допомогою пересувних вагонеток спрямовують в прожарювальну піч. Просушений і прожарений каталізатор після завершення стадій його термічної обробки перетворюється у готову продукцію, яку ручним способом видаляють з печі, потім готують її до затарювання і відправки споживачеві. На всіх розглянутих стадіях працівники безпосередньо контактують з токсичними сировиною і виготовленим каталізатором. Ще одним недоліком цього способу є нерівномірний розподіл повітря по перерізу прожарювальної печі, що спричиняє нерівномірний обдув гранул, які підлягають прожарюванню. Така нерівномірність обумовлена тим, що в прожарювальну електропіч вмонтовано два вентилятори на її бокових стінках. В зв'язку з цим спрямувати підігріте повітря на шар каталізатора дуже складно. Нерівномірність обдуву гранул при їх термічній обробці обумовлює нерівномірність структури активних компонентів на поверхні гранул каталізатора, що в свою чергу визначає різноколірність гранул: гранули, що рівномірно і достатньо контактують з повітрям, набувають в процесі прожарювання світло-зеленого кольору, а гранули, які недостатньо і нерівномірно обдуваються повітрям, набувають темного кольору. Всі ці недоліки в процесі одержання каталізатора недопустимі, оскільки ці зовнішні і внутрішні відмінності між гранулами каталізатора говорять про деяку незавершеність процесу його одержання і можуть призвести до порушення вимоги технічних умов щодо зовнішнього вигляду гранул. Задачею запропонованої корисної моделі є усунення згаданих недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення каталізатора для селективного відновлення оксидів азоту амоніаком включає одержання просочувального розчину, просочення ним носія, висушування носія та його прожарювання, де просочувальний розчин одержують в першому технологічному апараті із нержавіючої сталі, куди спочатку завантажують мідь металеву із розрахунку вмісту у каталізаторі оксиду міді CuO 10-14 % мас, потім заливають неконцентровану азотну кислоту, в результаті взаємодії якої з міддю металевою утворюється розчин міді азотнокислої, в цей розчин додаюсь оксид цинку ZnO із розрахунку його вмісту в каталізаторі 5±1 % мас., одержуючи при цьому просочувальний розчин, який спрямовують в другий технологічний апарат із нержавіючої сталі, в який завантажений гранульований носій з оксиду алюмінію -модифікації і просочують його просочувальним розчином, який після завершення операції просочування видаляють із згаданого другового технологічного апарата і подають в нього підігріте повітря, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його сушіння, після сушіння в другий технологічний апарат подають повітря, підігріте до вищої температури, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його прожарювання з отриманням готового продукту. При одержанні просочувального розчину використовують мідь катодну. Треба зауважити, що запропонований спосіб практично виключає пряме контактування працівників з сировиною, а також з готовим каталізатором. Фактично одержання каталізатора відбувається в одному апараті, куди спочатку спрямовують просочувальний розчин, потім носій - гранульований оксид алюмінію -модифікації. Всі подальші операції - просочування, сушіння, прожарювання - відбуваються в цьому ж апараті. В зв'язку з цим виключаються будь-які перевантаження, а значить і контактування працівників з токсичними хімічними речовинами. Перевагою запропонованого способу є також повне і рівномірне по всьому зрізу апарата контактування просоченого носія з підігрітим повітрям в процесах сушіння і прожарювання. Це обумовлено тим, що в запропонованій технології просочений носій розміщений в технологічному апараті циліндричної форми. Підігріте повітря проходить по всьому перерізу апарата і рівномірно обдуває всі гранули. Запропонована корисна модель пояснюється за допомогою наступних креслень, де на Фіг. 1 показана схема розробленої лабораторної установки згідно з винаходом; на Фіг. 2 показаний модельний реактор згідно з винаходом; на Фіг. 3 показана модельна установка згідно з винаходом. Сукупність суттєвих ознак запропонованого способу має наступний причинно-наслідковий зв'язок. Використання як сировини для одержання каталізатора міді катодної спонукає значне зменшення, впритул до відсутності, дезактивуючих домішок, що сприяє підвищенню каталітичної активності каталізатора і, як наслідок, зменшенню концентрації шкідливих домішок в очищеному газі. Розроблена новий спосіб виготовлення каталізатора селективного відновлення оксидів азоту аміаком, що передбачає поряд з покращенням якості міді, яку використовують як 2 UA 122720 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сировину, збільшення її концентрації в каталізаторі. Як показано експериментальними дослідженнями, використання обох згаданих факторів в новому способі дозволило отримати непередбачуваний синергічний ефект - новий каталізатор поряд зі значним збільшенням показників очистки від оксидів азоту забезпечив практично повну відсутність в очищеному газі залишкового аміаку, що не прореагував. Відсутність аміаку в очищеному газі можна пояснити проходженням окиснення киснем аміаку, що не прореагував, на новому каталізаторі до азоту. Це дуже важлива характеристика каталізатора, оскільки це дозволяє збільшити співвідношення аміаку до оксидів азоту в газовій суміші перед каталізатором. Це гарантовано дасть можливість покращити показник очистки від оксидів азоту, не порушуючи при цьому фактор практично повної відсутності в очищеному газі залишкового аміаку, що не прореагував. Експериментальні дослідження каталізаторів проводили на лабораторній установці. Схема згаданої лабораторної установки показана на Фіг. 1. Повітря із загального колектора дроселюють до потрібної витрати вентилем 1. Постійність тиску підтримують маностатом 2. Далі повітря подають в склянку з цеолітом 3, де його очищають від домішок. Витрату повітря вимірюють реометром 4. Далі повітря спрямовують в змішувач 5 для його змішування з оксидами азоту. Оксиди азоту отримують в тригорлій колбі 6 шляхом взаємодії нітриту натрію з розчином сірчанокислого заліза (II) семиводного. В колбу 6 заливають розчин сірчанокислого заліза (II) семиводного в сірчаній кислоті (575 г 3 сірчанокислого заліза семиводного FeSO4·7H2О розчиняють в 1725 см розчину сірчаної кислоти з масовою долею 22,5 %). Із склянки 7 в реакційну колбу повільно каплями подають 3 приблизно 1 дм насиченого розчину нітриту натрію. Витрату нітриту натрію регулюють таким чином, щоб не було викиду води із встановленого на колбі гідрозатвора. В результаті перебігу реакції 2NaNO2+2FeSO4+2H2SO4=Fe2(SO4)3+2NO+Na2SO4+2H2O 3 при наведеному співвідношенні реактивів утворюється 45 дм оксидів азоту. Отримані оксиди азоту збирають в газометрі 8 над водою. При цьому в газометрі при отриманні оксидів азоту підтримують невелике розрідження за рахунок зменшення рівня води, яку зливають в систему водовідведення. Дозування оксидів азоту на установку із газометра здійснюють за рахунок тиску, що утворюється стовпчиком води, що надходить до газометра із напірної склянки 9. Оксиди азоту проходять склянку з силікагелем 10, де відбувається їх осушування. Витрату оксидів азоту вимірюють реометром 11. В змішувачі 5 оксиди азоту змішують з повітрям. При цьому відбувається часткове окислення монооксиду азоту в діоксид. Далі суміш спрямовують в окислювач 12 для підвищення ступеня окисленості монооксиду азоту від 20 % до 30 %, а потім в змішувач 13 для змішування з азотом. Азот із загального колектора дроселюють до потрібної витрати вентилем 14. Постійність тиску підтримують маностатом 15. Далі азот подають в склянку з цеолітом 16, де його очищають від домішок. Витрату азоту вимірюють реометром 17. Насичений в склянці 18 водяною парою азот спрямовують в змішувач 13, де змішують з повітрям і оксидами азоту. Отримана газова суміш через змішувач 19 надходить по змійовику в верхню частину реактора 20. Реактор виготовлений із кварцової трубки з внутрішнім діаметром 32 мм довжиною 270 мм, в нижній частині якої на ситоподібній тарілці розміщують каталізатор. Реактор обладнаний змійовиком, в якому газова суміш підігрівається до температури 320-350 °C до її надходження на каталізатор. В верхній частині реактора є патрубки для вводу аміаку і засипання каталізатора, а по осі реактора розміщений карман для термопари. Аміак через реометр 22 подають в верхню частину реактора 20, де він змішується з основним потоком газу при температурі процесу, що вилучає утворення амонійних солей. Потім газова суміш надходить на каталізатор. 3 В реактор завантажують 40 см подрібненого каталізатора фракції 2-3 мм. На каталізаторі відбувається відновлення оксидів азоту аміаком. Потім очищений газ проходить сигнальну склянку з водою 26, після чого його спрямовують в атмосферу. Реактор розміщують в електропечі 23, нагрів якої регулюють лабораторним автотрансформатором 24. Температуру в реакторі контролюють за допомогою термопари в комплекті з мілівольтметом 25. Випробування каталізатора проводять протягом 14 годин. Для контролю складу вихідної газової суміші визначають об'ємну частку аміаку і оксидів азоту в газі до реактора (аналітична точка А1). 3 UA 122720 U 5 10 15 20 25 30 Об'ємну частку аміаку в вихідній газовій суміші визначають при відсутності оксидів азоту. Аміак змішують в змішувачі 19 з основним потоком газів (азот, повітря). Суміш в даному випадку спрямовують в атмосферу в обхід реактора 20. Після відбору проби газу для визначення об'ємної частки аміаку змішувач 19 продувають газом, що вміщує азот і повітря, протягом 1 години. Потім в цей основний потік додають оксид азоту і спрямовують його по змійовику в реактор 20, аміак же спрямовують в реактор по окремій трубці. Визначення об'ємної частки оксидів азоту і аміаку в очищеному газі (аналітична точка А 2) проводять не раніше, ніж через 2 години роботи каталізатора в сталому режимі. Для одержання каталізаторів як носії використовували активний оксид алюмінію, виготовлений шляхом осаджування азотнокислого алюмінію аміачною водою (25 % розчином аміаку). В результаті такого осаджування отримують активний оксид алюмінію -модифікації зі структурою беміту. Він має розвинену питому поверхню, високий показник пористості і вологоємкості, тому його широко використовують для одержання нанесених каталізаторів. Як сировину для нанесення на носій активних компонентів використовували розчинні азотнокислі солі міді і цинку. Розраховану кількість згаданих солей розчиняли в дистильованій воді, потім у цей розчин додавали гранульований носій - активний оксид алюмінію таким чином, щоб всі його гранули були повністю занурені в розчин. Занурені в розчин гранули витримували 1 годину. Після завершення операції просочування розчин зливали, а просочені гранули пров'ялювали на повітрі протягом 2-2,5 годин. Пров'ялені гранули завантажували на листі в муфельну піч, де їх спочатку просушували при температурі 180-200 °C протягом 4 годин зі швидкістю підйому температури не більше 50 °C за годину, а потім прожарювали при температурі 500-550 °C протягом 6 годин зі швидкістю підйому температури не більше 100 °C за годину. Виготовлені таким чином зразки алюмомідноцинкових каталізаторів завантажували в лабораторний реактор 20 і на лабораторній установці (Фіг. 1) проводили їх випробування. Випробування проводили з використанням штучної газової суміші наступного складу (об'ємна доля в %): оксиди азоту - 0,15-0,20; аміак - 0,17-0,25; кисень - 3-5; інше по балансу азот. Об'ємне співвідношення аміаку до оксидів азоту в газовій суміші підтримували на рівні 1,3. 3 Витрата газової суміші на лабораторну установку складала 600 дм /год. Для випробування3 брали подрібнений каталізатор фракції 2-3 мм об'ємом 40 см . Результати згаданих лабораторних випробувань наведені в Таблиці 1. Таблиці 1 Порівняльні результати лабораторних випробувань зразків алюмомідноцинкових каталізаторів № зразка каталізатора Тип міді в Каталізатор, NH 3 складі (склад, Температура, °C NO x каталізатора %мас.) 1 2 некатодна 3 катодна 4 некатодна 5 катодна 6 некатодна 7 катодна 8 35 катодна некатодна CuO-10,0 ZnO-4,0 CuO-10,0 ZnO-4,0 CuO-11,0 ZnO-4,0 CuO-11,0 ZnO-4,0 CuO-14,0 ZnO-4,0 CuO-14,0 ZnO-4,0 CuO-15,0 ZnO-4,0 CuO-15,0 ZnO-4,0 Аналітичний контроль, Показник %об. очистки Вхід Вихід від NOX, % NH3 NOX NH3 NOX 330 1,3 0,156 0,12 0,00 0,005 95,8 330 1,3 0,169 0,13 0,01 0,012 90,7 330 1,3 0,143 0,11 0,00 0,003 97,2 330 1,3 0,182 0,14 0,02 0,009 93,5 330 1,3 0,169 0,13 0,00 0,0013 99,0 330 1,3 0,156 0,12 0,01 0,006 95,0 330 1,3 0,156 0,12 0,00 0,0013 98,9 330 1,3 0,156 0,12 0,01 0,006 95,0 Всього було виготовлено вісім зразків алюмомідноцинкового каталізатора. В кожному зразку вміст цинку в розрахунку на ZnO складає 4 % мас, вміст міді в зразках в розрахунку на CuO варіювали в діапазоні 10-15 % мас. Кожний зразок, в якому варіювали вміст 4 UA 122720 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 оксиду міді CuO, виготовляли в двох варіантах - один з використанням міді катодної, а інший з використанням міді некатодної. Із результатів випробувань, наведених в Таблиці 1, можна зробити висновок, що всі зразки (1, 3, 5, 7), виготовлені з використанням міді катодної, значно перевищують по показнику каталітичної активності зразки (2, 4, 6, 8), виготовлені точно таким же способом, але з використанням міді некатодної. Слід також звернути увагу на показник вмісту в очищеному газі залишкового аміаку, що не прореагував. Для зразків, виготовлених з використанням міді катодної, залишковий аміак, що не прореагував, в очищеному газі відсутній, а для зразків, виготовлених з використанням міді некатодної, залишковий аміак, що не прореагував, присутній в помітній кількості. Результатами, наведеними в таблиці 1, також підтверджено, що збільшення концентрації оксиду міді в каталізаторі приводить до відповідного збільшення показника каталітичної активності. При цьому концентрація оксиду міді в каталізаторі 14 % мас, є оптимальною (зразок 6). Подальше збільшення оксиду міді в каталізаторі (зразок 7) недоцільне, оскільки показник активності каталізатора не збільшується. Із результатів, наведених в Таблиці 1, можна зробити висновок, що зразок № 5 з вмістом оксиду міді 14 % мас. є найактивнішим. В зв'язку з цим було визначено, що цей зразок найбільше підходить для модельних випробувань з використанням промислової газової суміші, що надходить на промисловий реактор каталітичної очистки. Партію каталізатора в кількості 37 кг завантажили в реактор (Фіг. 2). Випробування згаданої партії проводили на модельній установці, схема якої зображена на Фіг. 3. Газову суміш, що надходила на промисловий реактор каталітичної очистки агрегату азотної 3 кислоти по колектору 1, в кількості 420 м /год. по байпасу 3 відводили на модельний реактор 4. Після очистки в реакторі 4 газову суміш по трубопроводу 5 спрямовували в атмосферу. Вентилем 2 регулювали кількість газу на установку, вентилем 7 підтримували тиск на рівні 8,2 атм., що відповідає тиску на промисловому реакторі. Висота шару каталізатора, лінійна і об'ємна швидкість газової суміші через каталізатор відповідала величині цих параметрів на промисловому реакторі. Термопарами Т 1 і Т2 вимірювали відповідно температуру перед шаром каталізатора і після нього. Манометрами Р1 і Р2 вимірювали відповідно тиск газової суміші до шару каталізатора і після нього. Витратоміром 6 вимірювали витрату газової суміші, що надходила на модельний реактор. Аналітичний відбір Ан1 призначений для відбору газової суміші на аналіз перед її надходженням на каталізатор, тобто на аналіз неочищеного газу. Аналітичний відбір Ан2 призначений для відбору газової суміші на аналіз після шару каталізатора, тобто на аналіз очищеного газу. Реактор, на якому проводили модельні випробування каталізаторів приведений на Фіг. 2. Реактор виготовлений із нержавіючої сталі 12 × 18 Η10Τ. До верхнього зрізу корпусу реактора 3 приварене фланцеве з'єднання 1 для доступу до його внутрішньої зони, а також для завантаження каталізатора. В нижню частину корпусу вварене кільце 6, на яке спирається решітка 7, яка являється підтримуючим пристроєм для каталізатора 4. Термопара 2 призначена для вимірювання температури газової суміші перед каталізатором, термопара 5 для вимірювання температури в нижній частині каталізаторного шару. Пристрій 8 призначений для виключення можливого попадання подрібнених частинок каталізатора в газову фазу. Шар теплоізоляції 9 призначений для зменшення витрат тепла з метою підтримання температури газової суміші на рівні її підігріву перед надходженням на промисловий реактор каталітичної очистки. Результати випробувань модельної партії алюмомідноцинкового каталізатора (14,0 % мас. CuO, 4 % мас. ZnO, Аl2О3 - інше.) наведені в Таблиці 2. 5 UA 122720 U Таблиця 2 Результати випробувань модельної партії алюмомідноцинкового каталізатора (14 % мас. CuO, 4 % мас. ZnO, Аl2О3 - інше) на промисловій газовій суміші № досліду 1 2 3 4 5 10 15 20 25 Витрата газу на очистку, Витрата аміаку на очистку, Температура в реакторі, °C нм 3 год нм 3 год tвх tвих Δt 420 420 420 420 250 250 250 250 330 330 330 330 342 341 342 342 12 11 12 12 Склад газової суміші, %об. До реактора NH3 NOx 0,156 0,143 0,143 0,156 0,12 0,11 0,11 0,12 Показник Після реактора очистки від NOX, % NH3 NOx 0 0 0 0 0,0008 0,0005 0,0008 0,0004 99,3 99,5 99,2 99,7 Із результатів, наведених в Таблиці 2, видно, що на виготовленому по запропонованій технології каталізаторі досягнуті результати, які з достатнім запасом забезпечують нормативні показники очистки спрацьованих газів виробництв азотної кислоти від оксидів азоту з одночасним забезпеченням практично повної відсутності в очищеному газі залишкового аміаку. Впровадження запропонованої технології виготовлення каталізатора селективного відновлення оксидів азоту аміаком дозволить отримати значний соціальний ефект за рахунок суттєвого зменшення викиду в атмосферу токсичних оксидів азоту. Орієнтовно це зменшення складає біля 35 т NOx на рік в розрахунку на один агрегат азотної кислоти потужністю 120 тис. тон на рік і орієнтовно 210 т NOx на рік в розрахунку на один агрегат потужністю 380 тис. тон на рік. Сумарно в розрахунку на всі агрегати азотної кислоти, що працюють в СНД, річний викид NOx зменшиться орієнтовно на 10000 тон. В зв'язку з погіршенням екологічної ситуації, законодавство посилює вимоги до промислових установок, експлуатація яких супроводжується викидами в атмосферу. Оксиди азоту, зокрема належать до газів, що руйнують озоновий захисний шар, що знаходиться в стратосфері і захищає Землю від космічного випромінювання. Саме тому зменшення викидів оксидів азоту в атмосферу є дуже актуальним. Враховуючи викладене, запропоновану технологію слід рекомендувати для термінового впровадження на всіх агрегатах азотної кислоти. Впровадження запропонованого способу в промисловість дозволить за рахунок виключення зупинок виробництва на вимогу контролюючих органів, а також зменшення плати за викиди а атмосферу отримати річний економічний ефект на рівні 150000 доларів США в розрахунку на один агрегат азотної кислоти. Крім того, буде отриманий помітний соціальний ефект за рахунок зменшення викидів в атмосферу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Спосіб виготовлення каталізатора для селективного відновлення оксидів азоту аміаком, що включає одержання просочувального розчину, просочення ним носія, висушування носія та його прожарювання, який відрізняється тим, що просочувальний розчин одержують в першому технологічному апараті із нержавіючої сталі, куди спочатку завантажують мідь металеву із розрахунку вмісту у каталізаторі оксиду міді CuO 10-14 % мас., потім заливають неконцентровану азотну кислоту, в результаті взаємодії якої з міддю металевою утворюється розчин міді азотнокислої, в цей розчин додають оксид цинку ΖnΟ із розрахунку його вмісту в каталізаторі 5±1 % мас., одержуючи при цьому просочувальний розчин, який спрямовують в другий технологічний апарат із нержавіючої сталі, в який завантажений гранульований носій з оксиду алюмінію γ-модифікації і просочують його просочувальним розчином, який після завершення операції просочування видаляють із згаданого другого технологічного апарата і подають в нього підігріте повітря, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його сушіння, після сушіння в другий технологічний апарат подають повітря, підігріте до вищої температури, яке, проходячи через шар просоченого носія, забезпечує його прожарювання з отриманням готового продукту. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при одержанні просочувального розчину використовують мідь катодну. 6 UA 122720 U 7 UA 122720 U 8 UA 122720 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: B01J 37/02, B01J 35/04
Мітки: виготовлення, селективного, відновлення, каталізатора, спосіб, аміаком, азоту, оксидів
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-122720-sposib-vigotovlennya-katalizatora-dlya-selektivnogo-vidnovlennya-oksidiv-azotu-amiakom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення каталізатора для селективного відновлення оксидів азоту аміаком</a>
Попередній патент: Спосіб підвищення адаптації до дії стрес-факторів, загальної резистентності та продуктивності поросят
Наступний патент: Спосіб виготовлення легкої личкованої стружкової плити
Випадковий патент: Оптоелектронний десятковий пристрій