Катализатор реактора окисления аммиака

Изобретение относится к катализаторам реакторов окисления аммиака, предназначенным для окисления аммиака при получении оксида азота или цианистой кислоты. Описан катализатор, элемент крепления которого выполнен из термоустойчивого диэлектрического материала, каталитические сетки электрически изолированы, снабжены изолированными выводами, а к выводу каждой каталитической сетки, начиная с первой по ходу движения реактантов, приложен постоянный электрический потенциал, уменьшающийся от первой к последней каталитической сетке, при этом все каталитические сетки питаются от одного источника постоянного напряжения, оборудованного резисторным или резисторно-конденсаторным делителем напряжения. Технический результат: предлагаемое устройство уменьшает вынос (потери) металла с каталитических сеток за счет удержания электрическим полем частиц металла в каталитических сетках и притягивания оторванных частиц металла обратно к сеткам, что увеличивает срок службы катализатора реактора окисления аммиака. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к катализаторам реакторов окисления аммиака, предназначенным для окисления аммиака при получении оксида азота или цианистой кислоты.

Известен катализатор, включающий две группы каталитических сеток и элемент крепления (Pat. US №3915898, B 01 J 23/40, 8/04, 23/64, С 22 С 5/04. Catalyst. Darling Alan Sydney & others. App. № US 19720279049, 28.10.1975). К недостаткам его относится повышенный вынос металла каталитических сеток, происходящий вследствие эрозии и испарения, при этом частицы металла выносятся потоком реагирующих газов (реактантов).

Известен катализатор, включающий каталитические сетки, оксидный кобальтсодержащий катализатор и элемент крепления (Pat. WO №9964352, C 01 B 21/26, B 01 J 23/75, 23/38. Catalytic process for the oxidation of ammonia and catalyst assembly. Crewdson Bernard John, Ward Andrew Mark. App. № WО 1999GB01478, 16.12.1999). Недостатком является также повышенный вынос металла каталитических сеток.

Известен катализатор с развитой поверхностью, включающий рифленые каталитические сетки и элемент крепления (Pat. US №5527756, B 01 J 21/04, 23/02. Catalyst assembly providing high surface area for nitric acid and/or HCN synthesis. Ostroff Craig B. App. № US 19940314842, 18.06.1996).

Недостатком его также является повышенный вынос металла каталитических сеток.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является катализатор, включающий каталитические сетки и элемент крепления (Pat. GB №2274071, B 01 J 35/04, С 01 В 21/28. Catalyst pack. Heywood Alan Edward. App. № GВ 19930000157, 13.07.1994). Недостаткам также является повышенный вынос металла каталитических сеток потоком реактантов.

Цель изобретения - уменьшение выноса металла с каталитических сеток.

Указанная цель достигается тем, что частицы металла каталитических сеток удерживаются электрическим полем, а оторванные потоком реактантов частицы металла притягиваются обратно к каталитическим сеткам.

Сущность изобретения заключается в том, что элемент крепления выполнен из термоустойчивого диэлектрического материала, каталитические сетки электрически изолированы, снабжены изолированными выводами, а к выводу каждой каталитической сетки, начиная с первой по ходу движения реактантов, приложен постоянный электрический потенциал, уменьшающийся от первой к последней каталитической сетке, при этом все каталитические сетки питаются от одного источника постоянного напряжения, оборудованного резисторным или резисторно-конденсаторным делителем напряжения.

На чертеже изображена схема реактора со встроенным в него катализатором, включающего корпус 1, ввод 2 и выход 3 реактора, выполненный из диэлектрического материала элемент крепления 4, на котором закреплены электрически изолированные друг от друга каталитические сетки 5, каждая из которых имеет изолированный вывод 6; для питания каталитических сеток предназначен один источник постоянного напряжения (не показан), соединенный с ними посредством резисторного делителя напряжения 7, выполненного из последовательно соединенных резисторов 8, имеющих одинаковые сопротивления для равномерного распределения приложенного напряжения между каталитическими сетками 5. Источник постоянного напряжения (не показан) подключают к делителю напряжения 7 таким образом, чтобы на каждой каталитической сетке 5, расположенной по ходу движения реактантов, появился более высокий постоянный электрический потенциал, чем у последующей.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В корпус 1 через ввод 2 реактора поступает смесь газов (аммиака и воздуха при получении оксида азота или аммиака и метана при получении цианистой кислоты). Далее смесь газов проходит через каталитические сетки 5, взаимодействуя на них, и газообразные продукты реакции выходят через выход 3 реактора. Каталитические сетки 5 выполнены из платинового сплава и укреплены на элементе крепления 4 электрически изолированными друг от друга. Каждая каталитическая сетка 5, имеющая изолированный вывод 6, подключена к резисторному или резисторно-конденсаторному делителю напряжения 7. Источник постоянного напряжения (не показан) подключают к делителю напряжения 7 и каталитическим сеткам 5 таким образом, чтобы к каждой предыдущей каталитической сетке, расположенной по ходу движения реактантов, был приложен более высокий постоянный электрический потенциал, чем к последующей, создавая электрическое поле, градиент которого направлен навстречу потоку реактантов, удерживающее частицы каталитических сеток 5 и притягивающее вынесенные потоком реактантов частицы металла обратно на каталитические сетки.

Конденсаторы (не показаны) резисторно-конденсаторного делителя напряжения необходимы для снижения уровня высших гармонических составляющих выпрямленного напряжения и стабилизации напряжения на каталитических сетках при переходных режимах работы (коммутации).

Так как реакции окисления аммиака экзотермические, то элемент крепления необходимо выполнить из термоустойчивого диэлектрика, например из керамики.

Таким образом, предлагаемое устройство уменьшает вынос (потери) металла с каталитических сеток за счет удержания электрическим полем частиц металла в каталитических сетках и притягивания оторванных частиц металла обратно к сеткам, что увеличивает срок службы катализатора реактора окисления аммиака.

1. Катализатор реактора окисления аммиака при получении оксида азота или цианистой кислоты, включающий каталитические сетки и элемент крепления, отличающийся тем, что элемент крепления выполнен из диэлектрического материала, каталитические сетки электрически изолированы, снабжены изолированными выводами, а к выводу каждой каталитической сетки, начиная с первой по ходу движения реактантов, приложен постоянный электрический потенциал, уменьшающийся от первой к последней каталитической сетке, при этом все каталитические сетки питаются от одного источника постоянного напряжения, оборудованного резисторным делителем напряжения.

2. Катализатор реактора окисления аммиака по п.1, отличающийся тем, что делитель напряжения выполнен резисторно-конденсаторным.

3. Катализатор реактора окисления аммиака по п.1, отличающийся тем, что элемент крепления выполнен из термоустойчивого диэлектрика, например, из керамики.