Пристрій для уловлювання платиноїдів при каталітичному окисленні аміаку

1 Пристрій для уловлювання платиноідів при каталітичному окисленні аміаку, який включає сітки-уловлювачі із сплаву на основі паладію та роздільні сітки з жаростійкої сталі, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що містить сітки-уловлювачі, сплетені з дроту діаметром 0,06 - 0,12мм, Винахід відноситься до області устаткування для виробництва азотної кислоти, зокрема, до сіток для уловлювання платиноідів при каталітичному окисленні аміаку Під час процесів окислювання аміаку, при виробництві азотної кислоти з використанням платинових каталізаторів, відбувається втрата платиноідїв Ці втрати складають 20 - 40% від маси встановленого каталізатора, і за умови відсутності системи вловлювання, вони стають беззворотними Втрата платинового каталізатора відбувається в наслідок окислювання нитки каталізатора до оксидів та наступного випаровування цих оксидів, ЩІЛЬНІСТЮ 225 - 1024 вічка/см , з яких першими у напрямку руху газу встановлені сітки меншої ЩІЛЬНОСТІ, які розташовані пакетами по 2-4 сітки з обертом напрямків ниток у сусідніх сітках на кут 45°, при цьому пакети розміщені між роздільними сітками, сплетеними з дроту діаметром 0,12 - 0,4 мм, ЩІЛЬНІСТЮ 49 - 225 вічка/см 2 , причому сіткиуловлювачі виготовлені із сплаву на основі паладію з доданням 9 мас % платини та 0,5 мас % вольфраму або із сплаву на основі паладію з доданням 5 мас % нікелю та 0,2 мас % вольфраму, або із сплаву на основі паладію із доданням 5 мас % вольфраму та 0,1 мас % ітрію, або із сплаву на основі паладію з доданням 5 мас % платини, 5 мас % МІДІ та 0,1 мас % ітрію 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що перші у напрямку руху газу сітки-уловлювачі виготовлені або з дроту більшого діаметру, або усі сітки-уловлювачі виготовлені з дроту однакового діаметру 3 Пристрій за п 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що останньою у напрямку руху газу встановлена одна сітка-уловлювач більшої ЩІЛЬНОСТІ 4 Пристрій за п 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що останнім у напрямку руху газу встановлений пакет з двох сіток-уловлювачів різної ЩІЛЬНОСТІ 5 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що він складається з сіток-уловлювачів або однакових, або таких, що відрізняються за складом сплавів а також з причини механічного руйнування сіток В теперішній час, для вловлювання платиноідів, спільно з каталізаторами в агрегатах по окислюванню аміаку встановлюються сітки-вловлювачі з сплавів благородних металів та вбирачі на основі лужно-земельних металів 3 загальнодоступної патентної інформації ВІДОМІ пристрої для вловлювання платиноідів, виконані у вигляді пакету сіток Відома сітка з благородних металів для вловлювання металів платинової групи і, зокрема, платини при окислюванні аміаку (патент ПНР 107548, B01J 23/96, С01В 21/26, заяв 09 07 77 р, опубл 15 08 80 р) Сітка щодо цього винаходу містить О со (О 00 49863 го опору До недоліків відомої сітки можна віднести платину поряд із дротом, що вловлює, з відомих також наявність у системі великої КІЛЬКОСТІ золота, благородних металів Формою для використання і, отже, його втрати платини або платинового сплаву є дріт, до того ж По технічній сутності більш близьким до об'єкцей дріт розміщений поміж дротом, що використоту, що пропонується, є пакет вловлюючих сіток, що вується для вловлювання У плетеві сітки дріт з використовується у засобі окислення аміаку по платини або и сплаву покладений по основі чи по патенту РФ № 2009995, С01В 21/26, B01J 23/56, утоку сітки у одному напрямку заяв 16 11 92 р, опубл ЗО 03 , б №6) Процес Проте, недоліком відомої сітки є те, що через окислення здійснюється на пакеті сіток з благоронаявності вплетеного в неї дроту з платини знижудних металів, обраних із групи, що містять платиється ступінь вловлювання платини Платина, що ну, родій, паладій та золото, і вловлюванням з випаровується з платинового дроту, несеться гагазової суміші летких платиноідів за допомогою зовим потоком і не влучає на вловлюючий дріт пакету сіток та шару сорбенту Пакет сітокданої сітки Крім того, вловлюючий дріт має більш вловлювачів включає 3 сітки з сплаву паладій низьку каталітичну активність, і головне, селектив10% золота з діаметром дроту 0,092мм та ЩІЛЬНІСність по відношенню N0, тому встановлення такої 2 ТЮ 1024 вічка/см , що встановлюється за каталізасітки на дільницях, де є непрореагований аміак, торними сітками по ходу газу з стандартного сплаприведе до зниження частки основного продукту ву за складом платина - 15% палладія - 3,5% N0 в газах після каталізатора При встановленні ж родію - 0 5% рутенію такої сітки в дільницях, де вже немає аміаку, вона не буде працювати як каталізатор, і наявність плаНедоліком відомих вловлюючих сіток є їхнє тини призведе до невиправданого зростання її нерівномірне насичення платиною при однаковій вартості Проте, наявність у СІТЦІ ДВОХ різноманітЩІЛЬНОСТІ і діаметру дроту всіх сіток у пакеті Синих сплавів ускладнює переробку ВІДХОДІВ, ЩО льне заростання першої сітки, яка вловлює 40 утворяться при виготовленні сітки, і завдяки цьому 50% від загальної КІЛЬКОСТІ вловленої пакетом призводить до зростання їївартості платини зменшує отвір у СІТЦІ та призводить до різкого збільшення аеродинамічного опору систеВідома сітка з благородних металів для вловми по мірі експлуатації Все це зменшує ефективлювання металів платинової групи, зокрема, планість вловлювання платини та скорочує термін тини при окислюванні аміаку (патент № 107549, служіння вловлювача Крім того, недоліком відоB01J 23/26, заяв 09 07 77 р, опубл 15 08 80 р) мих сіток є наявність великої КІЛЬКОСТІ золота в Щодо визначеного винаходу сітка в плетеві міссистемі вловлювання та його втрати тить дріт з благородних металів різної товщини, проте різниця між діаметрами дротів встановлює Завданням, на вирішення якого направлено від ЗО до 1000% При цьому більш товстий дріт винахід, що пропонується, є підвищення ступеня розташовується поміж нитками більш тонкого дровловлювання платини, збільшення терміну служби ту через кожні 10 - 200 ниток Дріт виконаний з сіток-вловлювачів і зниження вкладення платини сплаву, що містить 80% паладію і 20% золота та драгметалл Сітки-вловлювачі щодо відомого патенту відрізняПоставлене завдання досягається тим, що ються високою МІЦНІСТЮ та ефективністю процесу пристрій для уловлювання платиноідів при каталівловлювання й позитивно впливають на перебіг тичному окисленні аміаку, включає сіткипроцесу, підвищуючи його продуктивність Однак, вловлювачі з сплаву на основі палладія і розділюзбільшення різниці між діаметрами дротів до вальні сітки з жаростійкої сталі, згідно винаходу, 1000% недоцільно, так як збільшення діаметру містить сітки-вловлювачі, сплетені з дроту діаметдроту призводить до зменшення її питомої поверром 0,06 - 0,12мм, ЩІЛЬНІСТЮ 225 -1024 вічка/см2, з хні та збільшуються витрати драгметалл без підяких першими за напрямком руху газу встановлені вищення вловлюючої спроможності пакетусітки меншої ЩІЛЬНОСТІ, розташовані пакетами по 2 вловлювача Крім того, виконання сіток із більшим - 4 штуки з розгортанням напрямків ниток у сусідвмістом золота (20%) різко збільшує їхню вартість, ніх сітках на кут 45°, при цьому пакети розташовані а їхнє використання супроводжується чималими між розділювальними сітками, сплетеними з дроту втратами золота діаметром 0,12 - 0,4мм, ЩІЛЬНІСТЮ 49 - 225 вічок/см , причому сітки-вловлювачі виконані з Відома вдосконалена сітка для вловлювання сплаву на основі палладія з додатками 9 мас % платини, зокрема, при синтезі азотної кислоти, платини і 0,5 мас % вольфраму, або з сплаву на спосіб її виготовлення та використання цієї сітки основі палладія з додатками 5 мас % нікелю і 0,2 (патент Франції №2559787, С22В 11/02, 7/00, B01J мас % вольфраму, або сплаву на основі палладія 24/42, 23/90, заяв 22 08 84 р , опубл 23 09 85 р ) з додатками 5 мас % вольфраму і 0,1 мас % ітрію, Сітка виконана з палладія або зі сплаву палладія з або сплаву на основі палладія з додатками 5 10% золота і сплетена з дроту, що має овальне мас % платини, 5 мас % МІДІ І 0,1 мас % ітрію поперечне січення Недоліком відомої сітки є складність її виготоПри цьому перші за напрямком руху газу сіткивлення При механічному розплющуванні дроту вловлювачі виконані з дроту або більшого діаметможуть бути скривлення вічок, що веде до нерівру, або всі сітки-вловлювачі виконані з дроту однаномірності полотнини і за рахунок цього нерівномікового діаметру рному заростанню окремих ділянок платиноідами Крім того, у КІНЦІ пристрою (за напрямком руху Крім того, застосування пакету сіток з однаковим газу) встановлена одна сітка-вловлювач більшої числом вічок, призводить до більш сильного насиЩІЛЬНОСТІ, або пакет з 2-х сіток-вловлювачів різної чення платиною перших за ходом газу сіток, їх ЩІЛЬНОСТІ При цьому пристрій може складатися з швидкому заростанню і зростанню аеродинамічносіток-вловлювачів з різних сплавів 49863 Встановлення сіток-вловлювачів меншої ЩІЛЬвловлювачів з 8 мали ЩІЛЬНІСТЬ 256 вічок/см (рід2 НОСТІ першими за напрямком руху газу обумовлекі), 2 сітки - 1024 вічка/см (часті) Розділювальні но тим, що відразу за каталізатором здійснюється сітки виготовлені з жаростійкої сталі марки найбільш інтенсивна реакція вловлювання платиХ23Ю5Т ни і перші менш ЩІЛЬНІ сітки, навіть при швидкому Порядок встановлення сіток у напрямку руху збільшенні діаметру їхніх ниток у результаті осагазової суміші наступний дження платини, довго зберігають низький аеро- за пакетом з 8 катализаторных сіток ЩІЛЬНІС2 динамічний опір Концентрація платини на поверхТЮ 1024 вічка/см і діаметром дроту 0,092мм з ні перших за рухом газу сіток-вловлювачів сягає сплаву на основі платини, що містить 15% палапонад 60%, а на останніх сітках різко падає Таким дію, 3,5% родію і 0,5% рутенію, через розділювачином, пакет поволі насичується і може ефективно льну сітку з дроту діаметром 0,2мм плетивом 144 2 працювати більш тривалий термін осередків/см поміщали 2 рідкі вловлюючі сітки першу з дроту діаметром 0,12мм, другу - з дроту Встановлення рідких сіток по 2 - 4 штуки з роздіаметром 0,09мм, сітки були розгорнуті одна по гортанням ниток у сусідніх сотках під кутом 45° відношенню до іншої (в напряму ниток) на кут 45°, забезпечує збільшення поверхні сіток, які обдуває газовим струмом, що підвищує вловлюючу спро- далі, після розділювальної сітки з дроту діа2 можність пакету метром 0,2мм, плетивом 144 вічка/см розміщували, з розгортанням на кут у 45°, 3 рідкі вловлюючі Наявність розділювальних сіток жаростійкої сітки з дроту діаметром 0,09мм і ЩІЛЬНІСТЮ 256 сталі, встановлених у вловлюючому пакеті, повічок/см , перше, збільшує механічну тривкість пакету, подруге, перешкоджає злипанню сіток, і як наслідок, - тоді, після розділювальної сітки з дроту діаїхньому швидкому заростанню, а також править метром 0,2мм, плетивом 144 вічка/см2 розміщувадля вирівнювання струму і швидкості газів по пели одну густу вловлюючу сітку з дроту діаметром ретину всього пакету Крім того, розділювальні 0,09мм і ЩІЛЬНІСТЮ 1024 вічка/см2, сітки дозволяють поділити шари сіток із різних - після цього, через розділювальну сітку з дросплавів після їхньої експлуатації Самі паладієві ту діаметром 0,2мм плетивом 144 вічка/см2, розсітки є каталізатором окислення аміаку, а при наміщували, з розгортанням на кут у 45°, дві вловсиченні їхньої поверхні платиною каталітична аклюючі сітки з дроту діаметром 0,09мм першу тивність даної системи різко зростає і стає поріврідку, ЩІЛЬНІСТЮ 256 вічок/см2, другу - густу, ЩІЛЬнянною з активністю каталізатора на основі НІСТЮ 1024 вічка/см2, платини Тому сітки-вловлювачі використовуються - завершувала пакет розділювальна сітка з ще і як другий щабель реакції окислення аміаку, дроту діаметром 0,4мм, плетивом 49 вічок/см2 що в цілому підвищує ефективність всього процеТермін служіння пристрою склав 120 днів, ступінь су і дозволяє скоротити КІЛЬКІСТЬ каталізаторних вловлювання платини - 70% платинових сіток на 20 - 40% Приклад 2 З виявленого рівня техніки в цій галузі відомо, Випробування проведені на агрегаті середньощо в якості матеріалу, з якого виробляють сіткиго тиску АК-72 Черга встановлення сіток наступна вловлювачі, найчастіше використовуються сплави - за пакетом з 4 каталізаторних сіток ЩІЛЬНІСТЮ палладія з золотом або сріблом Для усунення 1024 вічка/см2 і діаметром дроту 0,092мм з сплаву недоліків, притаманних цим сплавам, у якості мана основі платини, що містить 15% паладію, 3,5% теріалу сіток, що заявляються, випробувані і прородію і 0,5% рутенію, через розділювальну сітку з понуються сплави на основі паладію, леговані ітріжаростійкої сталі з дроту діаметром 0,12мм, плеєм, з додатками вольфраму або кольорових тивом 256 вічок/см2, розміщували 2 рідкі вловлююметалів Легування ітрієм або вольфрамом значно чі сітки з дроту діаметром 0,12мм плетивом 256 підвищує жаростійкість сплаву при температурі вічок/см2 З сплаву на основі паладію, що містить експлуатації сіток Крім того, вольфрам, випаро5% вольфраму і 0,1% ітрію, сітки розгорнуті одна вуючись, прискорює дифузію платини у паладій по відношенню до іншої (в напряму ниток) на кут у Використання додатків нікелю, МІДІ, вольфраму, 45°, платини збільшує механічну тривкість сіток Най- далі, після розділювальної сітки з дроту діабільш ефективним додатком є вольфрам У сплаві метром 0,4мм, плетивом 49 вічок/см2, розміщували на основі паладію, що містить 5% вольфраму і густу вловлюючу сітку з дроту діаметром 0,09мм, 0,1% ітрію, вольфрам дозволяє збільшити межу ЩІЛЬНІСТЮ 1024 вічка/см2 з сплаву на основі палатривкості і плинності в 3 рази Таким чином, викодію, що містить 5% платини, 5% МІДІ І 0,1% ітрію, ристання складів, що пропонуються, із вищезазна-тоді, після розділювальної сітки, розміщували ченими ознаками винаходу призводить до збільгусту вловлюючу сітку з дроту діаметром 0,076мм, шення терміну служіння сіток-вловлювачів ЩІЛЬНІСТЮ 1024 вічка/см2 з того ж сплаву (на основі Завдяки використанню для сіток-вловлювачів паладію з 5% платини, 5% МІДІ І 0,1% ітрію), сплавів, що пропонуються, значно зменшується - завершувала пакет розділювальна сітка з видаток паладію дроту діаметром 0,4мм, плетивом 49 вічок/см2 Наведемо приклади, що підтверджують можТермін служіння пристрою склав 200 днів, ступінь ливість здійснення винаходу вловлювання платини - 94% Приклад 1 Після закінчення випробувань пристрій був виНа агрегаті УКЛ-7 випробовувано пристрій з 8 тягнутий з апарату, сітки розділені і зважені Сіткисіток-вловлювачів і 5 розділювальних сіток Сіткивловлювачі з благородних металів добре відокревловлювачі з сплаву на основі паладію з утриманмилися від розділювальних сіток з нержавіючої ням 5% нікелю і 0,2% вольфраму, 6 сітоксталі, хоча і зазнали істотних змін, їхня сумарна 49863 вага збільшилася, вони стали крихкими, але не розсипалися Структура ниток характеризувалася сильною шпаристістю і розпушенням матеріалу Максимально досягнута концентрація платини на поверхні першої за рухом газу СІТЦІ склала приблизно 6 1 % Різке зниження концентрації платини до 12% на останній СІТЦІ СВІДЧИТЬ проте, що вловлювання йде ефективно вже на першій парі сіток, а на останній - концентрація парів різко падає, тобто пристрій навіть після закінчення роботи далеко від насичення і міг би ефективно працювати ще тривалий час Аналогічним чином були виконані і випробовані пристрої з інших сплавів, що пропонуються, на основі паладію Результати випробувань подані в 8 таблиці Експериментальні дослідження пристрою для охоплення платиноідів при каталітичному окисленні аміаку довели, що, у порівнянні з пристроями аналогічного призначення, пристій, що заявляється, забезпечує - підвищення ступеня вловлювання платини, - збільшення терміну служіння, - додатковий ступінь окислення аміаку (працює як каталізатор) і за рахунок цього скорочення КІЛЬКОСТІ встановлених катапізаторних сіток на 20 40%, - скорочення видатку драгметалл при виготовленні пакету сіток за рахунок зниження вкладень платини Таблиця Результати випробувань пристрою, що заявляється Склад сплаву сітоквловлювачів, мас % 1 Термін Настановна вага Ступінь вловслу-шня, драгметапів у пакеті- лювання плаДНІВ вловлювачі, кг тини, % 2 3 4 Втрати каталітичВага каталізаної системи Р + Р торних сіток, кг + А, мгл" к-ти 5 6 Агрегат високого тиску (7,5атм) платина вольфрам паладій нікель вольфрам паладій вольфрам ітрій паладій платина мідь ітрій паладій золото паладій -9 -05 - решт -5 - 0,2 - решт -5 -0,1 - решт -5 -5 -0,1 - решт -10 - решт *) платина вольфрам паладій нікель вольфрам паладій вольфрам ітрій паладій платина мідь ітрій паладій золото паладій -9 - 0,5 - решт -5 - 0,2 - решт -5 -0,1 - решт -5 -5 -0,1 - решт -10 - решт *) 120 6,9 73,0 45 16,2 120 6,4 68,0 43 15,9 120 6,4 68,0 43 15,9 120 6,5 75,0 40 16,0 90 7,2 61,0 72 16,3 Агрегат середнього тиску (3,5атм) 200 19,4 94,2 5 43,2 200 18,4 94,3 4 43,1 200 18,5 94,4 4 43,3 200 18,6 94,2 4 43,0 188 19,6 94,1 5 43,4 *) найбільш близький аналог 49863 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10