Катализаторы синтеза аммиака срок службы

Согласно определению, катализатор сохраняется химически неизменным. Поэтому количество веществ, превращенных на катализаторе, не находится в какой-либо стехиометрической связи с количеством катализатора и, как правило, очень велико по сравнению с последним. Так, например, железный технический катализатор синтеза аммиака служит обычно свыше года, а за это время на нем удается получить количество аммиака, в несколько тысяч раз превышающее вес катализатора. Все же катализатор не может работать вечно и имеет определенный срок службы, даже если тщательно следить за чистотой газов, постоянством режима и т. п. При длительной работе катализатор подвергается механическому разрушению, часто весьма значительному. Особенно резко такое разрушение наблюдается в случае сильно экзотермических реакций. Так, при окислении аммиака на платиновых сетках на 1 т образующейся азотной кислоты распыляется около 40 мг платины. Причиной этого является, конечно, и чисто механический износ движущими газами, пылью, трением кусков катализатора друг о друга, но в более значительной мере тут играют, по-видимому, роль какие-то элементарные процессы, связанные с самим механизмом катализа. Катализатор часто теряет активность без видимого разрушения поверхности. В этих случаях говорят об утомлении катализатора. Причиной этого может быть либо рекристаллизация, уменьшающая удельную поверхность и иногда приводящая к превращению каталитически активных структур в неактивные, либо отложение на поверхности тех или иных нелетучих продуктов побочных реакций, например угля или смолистых веществ при различных органических реакциях. [c.89]

FM-1. Катализатор синтеза аммиака состав 64,6% Ре Од, 31% РеО 1,4% КР 2,5% Al i 0. % SiO, гранулы неправильной формы, получаемые в процессе плавки 96% гранул имеет размер меньше 10 мм и 4% гранул—размер меньше 4 мм-, срок службы 7. пет. [c.314]

Срок службы катализатора в промышленном реакторе — один из параметров, который особенно сложно оценить в лабораторных условиях. Это связано с тем, что снижение каталитической активности вызывается многими факторами, которые недостаточно установлены. Так, закоксовывание поверхности контактных масс, химическое отравление, рекристаллизация, закупорка пор и другие процессы дезактивации [9, 39, 40] могут происходить по-разному в лабораторном реакторе и в промышленности. Срок службы катализатора может быть выражен 1) в единицах времени, например в секундах для катализаторов крекинга и в годах для катализаторов синтеза аммиака 2) промежутком времени между регенерациями или общей продолжительностью работы до полной потери активности 3) массой продукта, полученного за все время службы катализатора. Срок полезной службы катализатора гораздо короче отрезка времени до полной потери активности. Иногда выгодней заменить катализатор, активность которого упала до определенного уровня, на свежий, нежели продолжать эксплуатацию старого , о зависит от многих экономических факторов. На рис. 2.1 представлена экономичность службы катализатора в крупнотоннажном химическом производстве [2]. При создании нового катализатора или модификации имеющегося с целью повышения срока службы следует учитывать такие обстоятельства 1) простой при замене катализатора 2) размеры промышленного реактора 3) стоимость замены катализатора 4) потери, связанные со снижением производственной мощности и 5) сложность приготовления высокоэффективного катализатора. [c.51]

Так, для устойчивой и длительной работы катализатора синтеза аммиака (более 4 лет) необходимо, чтобы содержание в синтез-газе оксидов углерода не превышало 25 см /м (в ряде случаев не более 10 см /мЗ). При содержании оксидов углерода 40 см /мЗ срок службы катализатора синтеза аммиака снижается до 2 - 3 лет. [c.36]

При синтезе аммиака из азота и водорода в качестве катализатора применяется железо 0,01 % серы в железе заметно снижает каталитическую активность железа, а при 0,1% серы железо полностью теряет каталитические свойства. Некоторые веш,ества отравляют одни катализаторы и не отравляют другие. В обш,ем каждый катализатор имеет свой список ядов. Каталитические яды ограничивают, снижают срок службы катализаторов. В технологии очень важно тш,ательно предохранять катализаторы от отравления, предъявляя специальные требования к аппаратуре и очистке исходных веществ. Иногда действие яда удается использовать для ведения процесса в желательном направлении. Так, например, гидрирование хлористого бензоила в бензольном растворе над платиной приводит через ряд последовательных стадий к образованию толуола [c.430]

Катализатор используют для синтеза аммиака под давлением 30 МПа, при 450—550 °С, объемной скорости 10 000—30 000 ч"Ч Степень превращения азотно-водородной смеси в этих условиях составляет 10—16 %. Срок службы в колонне предкатализа — 4—8 мес, в колонне синтеза — 2—4 года. Катализатор не регенерируют. [c.163]

В настоящее время получают применение колонны синтеза производительностью свыше 150 г аммиака в сутки. Срок службы катализатора зависит от степени очистки газов и в практике работы наших заводов составляет около двух лет. [c.250]

Карбиды железа, так же как нитриды, являются более устойчивыми к окислению в процессе синтеза. Поэтому обработка, например, водородом в присутствии аммиака при соответствующих условиях, превращая железо в нитрид, позволяет получать катализаторы более активные, стабильные и имеющие больший срок службы. [c.386]

В настоящее время наибольшая производительность установок для синтеза аммиака, работающих под давлением 1000 ат, составляет около 5 т МНз на 1 катализатора в час. При такой интенсивности процесса активность катализатора быстро снижается, вследствие чего приходится заменять его через каждые 2—3 месяца. Общее количество аммиака, выработанного на 1 ж катализатора, составляет около 10 000 т. При меньшей нагрузке, например 0,9—1 т аммиака на 1 в час, под давлением 300 ат срок службы катализатора может быть очень длительным. Поддержание оптимальных условий процесса в этом случае не представляет трудности, и при применении тщательно очищенного газа катализатор может работать более трех лет. Количество выработанного аммиака на 1 катализатора в этом случае составляет 20 ООО т и более. Промежуточный режим ра боты при давлении 300 ат характеризуется нагрузкой порядка 1,2—1,3 т аммиака в час на 1 катализатора. [c.533]

В азотной промышленности для цехов синтеза аммиака находят применение герметические циркуляционные компрессоры центробежного типа взамен морально устаревших поршневых компрессоров. При этом достигаются следующие преимущества упраздняется из-за ненадобности машинный зал исключается возможность попадания смазочных масел в цикл синтеза, благодаря чему повышается срок службы катализатора и увеличивается производительность колонн синтеза (на 7—10%) исключается фильтрация циркуляционного газа (при высоком давлении) упрощается технологическая схема агрегата синтеза аммиака обеспечивается абсолютная герметичность установки, отсутствуют безвозвратные потери газа сокращается объем ремонтных работ и численность обслуживающего персонала резко улучшаются условия труда [98]. [c.337]

Работа колонны характеризуется следующими данными давление 750—775 ат, температура контактирования 500—530°, содержание аммиака в газах после колонны 16—20% температура газа, выходящего из колонны, не выше 230° срок службы катализатора в зависимости от чистоты азото-водородной смеси колеблется от 3 до 5 месяцев. В настоящее время такого типа колонны синтеза строят на суточную производительность 60—80 г. [c.231]

Разработка промышленного синтеза аммиака была одним из наиболее ранних достижений каталитической химии. Производство аммиака представляет важнейшую отрасль промышленности, годовая продукция которой в США теперь составляет почти 2 млн. т. Интересно отметить, что применяемые в настоящее время катализаторы относятся к тому же типу, что и катализаторы, разработанные 40 лет назад Бошем и Митташем. Это не означает, что последующие достижения в синтезе аммиака имеют только теоретическое значение, так как расширение наших знаний о кинетике данной реакции и об этих катализаторах, а также усовершенствования, внесенные в методы их приготовления, восстановления и эксплуатации, позволили повысить производительность и продолжительность службы катализаторов. В настоящей статье обсуждаются современные представления о катализаторах и кинетике указанной реакции с тем, чтобы на основании этих сведений, с учетом новейших данных по синтезу при высоких давлениях, дать краткий обзор зависимости эффективности и срока службы катализаторов от условий реакций синтеза. [c.5]

Однако в связи с появлением многочисленных каталитических процессов производства синтетических топлив, аммиака, спиртов и т. д. из водорода, азота и окиси углерода удаление всех сернистых соединений из синтез-газа приобрело исключительно важное значение. Катализаторы, применяемые в процессах синтеза, в сильной степени подвержены отравлению серой такое отравление приводит к быстрому падению активности катализаторов и в ряде случаев вызывает необходимость замены дорогостоящих катализаторов уже после непродолжительной работы. Для обеспечения надлежащей работы и удовлетворительного срока службы таких катализаторов общее содержание серы в газ не должно превышать примерно [c.198]

Фирмой British Petroleum запатентован катализатор для синтеза аммиака, промотированный рубидием или калием и содержащий комплексное соединение карбонила рутения на графитовом носителе. Новый рутениевый катализатор обладает большем сроком службы, чем традиционный железный катализатор [8]. [c.67]

Ток электродвигателей подается через специальный токоввод. Кожух, в который помещено электроконтактное соединение токо-вврда, герметичный, находится под избыточным давлением азота. Для смазки подшипников электродвигателя и компрессора применяется консистентная смазка ВНИИНП-242 с присадкой дисульфида молибдена. Это позволяет полностью исключить попадание масла в циркуляционный газ и тем самым резко повысить качество выра-батываегиого продукта (аммиака), а также увеличить срок службы катализаторов синтеза аммиака. [c.32]

FM-1. Катализатор синтеза аммиака состав 64,6% ГваОз, 31% FeO 1,4% KgO 2,5% AljOg 0,5% SiOj гранулы неправиль- ной формы, получаемые в процессе плавки 96% гранул имеет размер меньше 10 мм и 4% гранул — размер меньше 4 мм срок службы 7 лет. [c.300]

Без применения катализатора синтез аммиака даже при очень высоких температурах протекает крайне медленно. Повышение же температуры, как видно нз уравнения, приводит к уменьшению равновесного содержания аммиака. Следовательно, необходим катализатор, ускоряющий процесс синтеза при пониженных температурах. Катализатором для синтеза аммиака служит железо, полученное восстановлением из его окислов (Рез04 и РегОз). Под влиянием высокой температуры и в результате взаимодействия с каталитическими ядами железный катализатор быстро теряет свою активность. Для придания высокой и стабильной активности к железным катализаторам синтеза аммиака, применяемым в настоящее время, добавляют в процессе их изготовления в качестве промоторов АЬОз, К2О, СаО, ЗЮг. Срок службы их в производственных условиях достигает четырех лет. Катализаторы синтеза аммиака чувствительны к содержанию в газовой смеси различных примесей. Так, при наличии в газе кислородсодержащих соединений (Н2О, СО2, СО) активность катализатора резко снижается. Если после отравления кислородсодержащими примесями через катализатор пропустить чистую азотоводородную смесь, то его активность поднимется до прежнего уровня. Такое отравление катализатора называют обратимым. Сероводород и другие содержащие серу соединения отравляют катализатор необратимо, т. е. при пропускании через отравленный катализатор чистой азотоводородной смеси его активность не достигнет прежнего уровня. [c.74]

Для удлинения срока службы катализатора в системах синтеза аммиака применяется предкатализ — дополнительная очистка азотоводородной смеси от ядов СО, Оз, НаО. Для этой цели служит колонна предкатализа, заполненная отработанным катализатором. В этой колонне при температуре 300—500°С происходит гидрирование ядов СО и Оа по реакциям [c.250]

Преобладающая часть серы, содержавшейся в сырье, превращается е сероводород, легко удаляемый при помощи регенеративных процессоь очистки. Присутствие даже совсем незначительных количеств углерода может вызывать чрезмерное вспенивание поглотительного раствора, применяемого в процессах очистки. Для получения газа с высоким содержанием водорода, нужного, например, для синтеза аммиака, требуется включить каталитическую конверсию окиси углерода с получением дополнительных количеств водорода. Однако большой срок службы катализатора конверсии достигается, только если исключено попадание даже небольших количеств углерода на катализатор. [c.101]

Катализаторы для синтеза а-ммиака, применяемые в промышленности, очень чувствительны к отравлениям и более или менее чувствительны к действию высоких температур. Заметного различия между катализаторами в этом отношении не уста-н0(влен0, поэтому во всех методах синтеза аммиака предусматривается тщательная очистка газов, а иногда и предкатализ. Определение срока службы катализатора (так называемая продолжительность жизни катализатора) весьма затруднительно. Практический опыт показывает, что катализаторы довольно часто удовлетворительно работают в течение 2—3 лет. Описан также случай работы катализатора в продолжении 7,5 лет °э. [c.550]

Для конденсации ам.миака применяется только водяное охлаждение, таз по выходе из сепаратора содержит 4—6% МНз. Температура катализатора равна 495—600°, срок его службы 2000—2500 час. (около 3 месяцев). Причатной кратковременного периода активности катализатора в этом случае является действие высокой температуры, поскольку очистка газа весьма тщательна. Предкатализ проводится при да влении ЮОО ат и 390— 500° на катализаторе для синтеза аммиака, В газе, выходящем из колонны предкатализа, остается лишь 0,0001% окиси углерода, При таком небольшом содержании СО катализатор мог бы сохранять активность при 500° в течение нескольких лет. [c.559]

В колонну, имеющую меньшие размеры, загружено 1,5 т катализатора (около 0,5 м ), в большую колонну — вероятно, около 0,7 ж катализатора. Изображенная а рис. 209 колонна меньших размеров имеет внутренний диаметр 400 мм, наружный диаметр 690 мм, высота ее ие указана (приблизительно 12 лг). Условия для интенсивного тапло обмена в колонне, ио-видимому, ие создаются, так как производительность колонны низка (1,6 т МНз на 1 катализатора в час) и срок службы катализатора невелик (1000—1500 час.), несмотря на высокую чистоту азотоводородной смеси, содержащей лишь 0,004% СО. Выходящий из колонны газ содержит 18% МНз. Аммиак конденсируется последовательно в водяном и аммиачном холодильниках, газ подается ииркуляциоиным насосом в колонну синтеза. Имеются сведения о применении инжектора вместо циркуляционного насоса. В этом случае циркуляционный газ засасывается в инжектор свежим газом, имеющим соответственно повышенное давление. [c.560]

Образующиеся в процессе конверсии углеводородов газы содержат Нг, СОг, СО, НгО и непрореагировавший метан. Для проведения синтеза аммиака полученный газ очищают от окиси и двуокиси углерода. Окись углерода конвертируют в двуокись в присутствии железо-хромового катализатора при температуре 370—480° С. Содержание окиси углерода в газе снижается с 16% на входе до 1% на выходе из конвертора. В процессе конверсии окиси углерода стали применять цинковый катализатор,, активный при температуре 200-—320Х. Фирма Girdler atalysts разработала катализатор типа G-66 , промышленные испытания которого показали, что содержание окиси углерода при его использовании может быть снижено с 20 до 0,2% при температуре 180°С. Срок службы нового катализатора — более пяти лет. Конверсий окиси углерода осуществляется в одну стадию вместо обычных двух, что снижает капиталовложения на 10—25% [50, 51]. [c.350]

На рис. УП1-15 приведена характеристика промышленного процесса синтеза аммиака (по данным К. А. Ванчини) содержание аммиака и инертных примесей в газовой смеси, средняя температура контактирования, удельная производительность катализатора, срок его службы и расход электроэнергии в зависимости от давления в системах синтеза. [c.228]

В начале 60-х годов в научно-технической литературе стал обсуждаться вопрос о повышегши производительности агрегатов синтеза аммиака до 600—1000 и даже 2000 т/сут. Это позволяло перейти от поршневых к турбокомпрессорам для сжатия сиитез-газа. Преимущества турбокомпрессоров более низкая начальная стоимость оборудования, дающая экономию 10% и выше, большой срок эксплуатации, меньшие эксплуатационные расходы и меньшее количество вспомогательного оборудования, возможность применить в качестве двигателя паровую турбину вместо электромотора и тем самым снизить расход энергии, меньше обслуживающего персонала — все это дает значительное повышение производительности труда. Немаловажным обстоятельством является также отсутствие в синтез-газе паров смазочного масла, которыми сиитез-гаэ неизбежно насыщается при сжатии в поршневых компрессорах, что ведет к отравлению катализатора и снижению его активности и срока службы [43]. [c.27]

Резкое повышение температуры в верхнем слое катализатора приводит к снижению его активности. Поэтому для верхнего слоя целесообразно пользоваться термостойким катализатором, способным сохранять свои свойства в случае временных перегревов. В то же время катализатор должен быть активным и при более низких температурах нижнего слоя катализаторной коробки. Но такое сочетание свойств трудно осуществить, так как при повышении термостойкости катализатора активность его, как правило, падает. Таким образом, целесообразно пользоваться двумя катализаторами. Для верхнего слоя — термостойким, сохраняющим активность при высоких температурах, например железным, промотированным тремя промоторами (КгО, СаО, AI2O3). В нижнем слое можно пользоваться катализатором с меньшей термостойкостью (без СаО), но активным при более низких температурах. Такое сочетание катализаторов позволяет проводить синтез аммиака с повышенными скоростями и удлинять срок их службы. [c.93]

Теоретически равновесный выход аммиака увеличивается с уменьшением температуры, но при этом падает скорость реакции (рис. 10.6). Синтез аммиака вследствие высокой прочности связи атомов азота даже при высоких температурах (до 800°С) протекает крайне медленно. В промышленных условиях для ускорения процесса синтез аммиака проводят при 450—520°С в присутствии катализатора. Из существующих катализаторов наибольшую активность проявляют контактные массы на основе пористого железа с добавлением промоторов AI2O3, К2О, СаО, MgO и Si02. Но под действием высокой температуры и каталитических ядов железный катализатор быстро теряет свою активность. Соединения серы отравляют катализатор необратимо, кислород, водяной пар и оксид углерода — обратимо. Поэтому для увеличения срока службы катализатора азотоводородную смесь перед синтезом тщательно очищают от каталитических ядов. Срок службы железного катализатора составляет два года. [c.200]

Описано получение нитрилов высших, кислот [12]. В расплавленные кислоты при температуре, лежащей лишь немногим ниже их температуры кипения (т.е. при 250—350° С), пропускают избыток аммиака в присутствии катализаторов дегидратации. Для парофазнсго синтеза нитрилов из кислот применяют различные катализаторы. Чтобы получить моно- и динитрилы дикарбоновых кислот, например адипонитрил N H2 H2 H2 H2 N, процесс проводят при 350—450° С в присутствии фосфата бора [13]. В случае производства нитрилов монокарбоновых кислот, имеющих пе менее 7 атомов углерода, в качестве катализатора используют силикагель и температуру реакции поддерживают в пределах 425—450° [14]. В Германии адипонитрил изготовляли из адипиновой кислоты и аммиака, проводя процесс в паровой фазе при 320—390° в присутствии фосфорной кислоты на силикагеле срок службы катализатора был равен 6 месяцам. Выход чистого адипонитрила превышал 80% [15]. [c.370]

Химические промоторы. Эти промоторы изменяют химическую природу поверхности, увеличивая активность или избирательность катализатора. Они также могут способствовать увеличению или сохранению площади поверхности. Например, окись калия лишь незначительно влияет на площадь поверхности и активность дважды промотированного аммиачного катализатора при работе под давлением 30 атм. Однако окись калия заметно увеличивает каталитическую активность при более высоких давлениях (100 атм). Предполагается, что щелочь ускоряет десорбцию аммиака, препятствуя накоплению его в количествах, достаточных для подавления реакции при работе под высоким давлением [3]. При синтезе углеводородов из окиси углерода и водорода на железных катализаторах небольшие добавки карбоната калия вызывают заметные изменения активности катализатора и состава продуктов синтеза. При одинаковой температуре синтеза средний молекулярный вес продуктов повышается с увеличением содержания карбоната калия до 2 частей К2СО3 на 100 частей Ге. Активность катализатора возрастает с увеличением содержания карбоната калия приблизительно до 0,5 части на 100 частей железа, остается постоянной при изменении содержания от 0,5 до 1,0 части КдСОд на 100 частей Ре и уменьшается при большем содержании карбоната калия. В класс химических промоторов можно также включить промоторы, облегчающие предварительную обработку катализаторов. Например, медь добавляют к осажденным кобальтовым или железным катализаторам для повышения скорости восстановления водородом и обуглероживания окисью углерода. Поэтому катализаторы, промотиро-ванные медью, могут быть подвергнуты предварительной обработке при значительно более низких температурах. Введение меди в железные катализаторы в количествах до 20 частей меди на 100 частей железа незначительно влияет на активность катализаторов или на состав продуктов реакции. Однако введение меди в кобальтовый катализатор сокращает срок его службы [4]. [c.34]