ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка газа методом предкатализа из "Технология связанного азота" Различают два вида контактных ядов. Одни из них вызывают необратимые отравления катализаторов, активность которых не восстанавливается при обработке чистым газом. Другие яды действуют обратимо активность отравленных катализаторов можно восстановить при переходе на работу с чистым газом. [c.281] К ядам, необратимо от- равляющим катализатор син- теза аммиака, относятся вещества, содержащие серу, селен, мышьяк, фисфор и некоторые другие примеси. Углеводороды (например, смазочные масла из компрессоров) отравляют катализатор необратимо только при попадании их в газ в больших количествах. [c.281] В зависимости от методов получения и очистки азотоводородная смесь, поступающая в колонны синтеза, может содержать различные количества кислорода, паров воды, окиси и двуокиси углерода и других примесей, вызывающих обратимые отравления катализаторов. Труднее всего удалить из газа окись углерода, поэтому содержание СО в газе обычно стремятся свести до возможного минимума, так как полностью очистить газ от этой примеси обычно не удается. [c.281] Действие окиси углерода аналогично действию водяных паров. На рис. 1-4 представлена зависимость выхода аммиака от содержания в газе паров воды. [c.281] При температуре порядка 500—550 °С отравляющее действие малых количеств водяного пара значительно ослабевает. [c.281] Образующиеся при этом водяные пары реагируют с железным, катализатором. [c.281] Контактные яды адсорбируются на катализаторе, образуя мо-номолекулярный слой, блокирующий его поверхность, вследствие чего она становится недоступной для реагирующих газов. Такое объяснение подтверждается рядом фактов, в том числе уменьшением отравления катализатора с возрастанием температуры, вызывающим ухудшение адсорбции контактных ядов на его поверхности. [c.282] Другое объяснение причин отравления катализаторов, не противоречащее первому, но дополняющее его, вытекает из электронных представлений о сущности механизма каталитических процессов. Согласно этим представлениям, поверхность катализатора заполняется адсорбированными атомами и молекулами реагирующих газов (в данном случае азота и водорода). Между ними и катализатором возникают химические связи, характер которых близок к ионным связям. Адсорбированные атомы азота воспринимают электроны с поверхности катализатора таким образом, в процессе синтеза аммиака азот является акцептором электронов. При переходе электрона с катализатора заряд азота становится отрицательным. Атом водорода, наоборот, отдает свой электрон катализатору, т. е. выполняет роль донора электронов. При этом заряд водорода становится положительным. В результате перехода азота и водорода в ионноесостояниеони соединяются, образуя молекулы аммиака. Из сказанного ясно, что в ходе синтеза аммиака на катализаторе происходят электронные процессы окислительно-восстановительного типа, протекающие в несколько стадий. Наиболее медленной является акцепторная стадия — переход электронов от катализатора к атомам азота. Если выход электронов с поверхности катализатора затруднен, скорость реакции резко уменьшается. [c.282] Такие вещества, как, например, кислород, окись углерода, являются лучшими акцепторами электронов, чем азот. При наличии этих веществ в газе происходит отравление катализатора, так как перенос электронов от катализатора к атомам азота нарушается. [c.282] Отравление катализатора углеводородами возможно при значительно большем содержании их в газе, чем количества СО и Оз, вызывающие резкое падение активности железных катализаторов. Причиной отравления их углеводородами является разложение последних до углерода в условиях процесса синтеза аммиака. Выделившийся углерод отлагается в порах зерен катализатора, закрывая его поверхность для реагирующих газов. [c.282] Процесс предкаталнза основан на гидрировании примесей, кислорода, окиси и двуокиси углерода до образования метана и воды по реакциям, приведенным на стр. 281, и на удалении выделяющейся реакционной воды из газа до подачи его в колонны синтеза. [c.283] Установки непродуцирующего предкатализа Из общегв коллектора свежего газа азото-водородная смесь поступает в колонну синтеза. Процесс гидрирова-ния протекает здесь на хромоникелевом катализаторе при 200—250°С (эта температура поддерживается путем нагревания газа электрическим подогревателем). После контактирования газ поступает в холодильник, служащий для конденсации образующихся паров воды, далее конденсат отделяется от газа в сепараторе. Прошедший каталитическую очистку газ поступает в цикл синтеза (стр. 286 сл.). г Недостатком этого процесса является необходимость затраты электроэнергии на подогрев газа. [c.283] В процессе продуцирующего предкатализа не требуется затрат электроэнергии и вырабатывается некоторое дополнительное количество аммиака. Однако в последнее время предпочитают установки непродуцирующего предкатализа в связи с кратковременностью пробега катализатора в колоннах продуцирующего предкатализа, вызывающей необходимость каждые 2—3 месяца останавливать их на перегрузку катализатора (замену отработанного свежим катализатором). [c.283] Вернуться к основной статье