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论稀硝生产中贵重金属催化剂的高效利用

栏目:工矿企业发布:2007-06-09浏览:2426下载225次收藏

摘要:本文从温度、压力等方面分析了稀硝生产中贵重金属铂催化剂消耗较高的原因,并提出了改进措施,为优化生产成本、节能降耗提出个人见解。

关键词:稀硝;贵重金属催化剂;改进;措施 

1  前言

中国神马集团尼龙化工公司硝酸装置,是采用美国weatherly公司专利技术,年产稀硝3.3万吨,浓度为65%,主要供己二酸装置作氧化剂。在实际生产中,发现铂耗较高,本文从氨和空气的反应条件入手,分析了铂耗偏高的原因,并提出了降低铂耗的一些措施。该装置采用的是铂/铑/钯合金催化剂,比例为pt/rh/pd=90/5/5,其优点是氨的氧化率高、寿命长、操作方便、可以回收利用和再生,缺点是铂金属较贵重,同时受到储量和生产地区限制。因此,为了降低铂耗和生产成本,采取必要的技改措施,成为我们探索的必由之路。

2  问题的提出及分析

2.1  铂的催化氧化机理概述

催化反应过程:氨和氧分子从气相扩散到铂表面的外扩散过程;氨和氧分子被铂表面活性吸附过程;在铂表面进行化学反应;生成的no和h2o从铂催化剂表面解析并扩散到气相中。

反应机理:铂催化剂吸附氧的能力极强,在其表面吸附的o2中,原子与原子间的共价键被破坏;同时铂催化剂表面吸附氨分子,然后与氨分子中的氮及氢结合;进行电子重排,生成no和h2o(g);铂对no和h2o(g)吸附能力较小,因此它们离开铂催化剂吸表面而进入气相中。

2.2  原因分析

2.2.1  高温

铂的平均损失量与氧化炉温度的关系如下图1所示:

1.铂网    2.铂铑网(含rh 2%)   3.铂铑网(含rh 10%)

图1  炉温和铂的损失量的关系

从图上很容易看出两种现象:含rh%的铂损失最小;同一种铂网随着氧化炉温度的升高,铂网的损失量增加。

据有关资料介绍,纯铂网表面活性不是很高,为增加其活性和机械强度,工业上采用铂合金,可提高氧化率。在高温作用下,铂合金本身与氧化合,主要已挥发态的pt o2形式存在,造成了网丝的物理腐蚀,因此铂网的温度越高,铂催化剂的损失越大。

2.2.2  高压

铂网在氨氧化反应高温条件下,会出现激烈的表面结构重排现象,网线外径明显增大,金属软化,结构松弛。因此,当氧化压力增加时,气速

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