Платиновый сплав для катализаторных сеток


 


Владельцы патента RU 2439182:

Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") (RU)

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью. Заявлен платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий, мас.%: палладий 36,5-37,5, родий 2,7-3,3, иридий 0,001-0,05, платина - остальное. Технический результат - обеспечение стабильных механических свойств при сохранении высокой каталитической активности изготовленных из него каталитических пакетов.

 

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к платиновым сплавам, предназначенным для изготовления катализаторных сеток, используемых химической промышленностью.

Использование каталитических сеточных пакетов на предприятиях химической промышленности в процессах окисления аммиака (при производстве азотной кислоты и ее производных) широко практикуется на предприятиях разных стран мира. Каталитическую функцию при этом выполняют, как правило, сетки, изготовленные из платиновых сплавов. Жесткие условия эксплуатации (высокие температура и давление) приводят к постепенной эрозии и разрушению сеточного полотна. Необходимость обеспечения высокой каталитической активности сетки и сохранение ее механических характеристик на возможно более длительные сроки эксплуатации предъявляют повышенные и специфические требования к качеству платиновых сплавов, применяемых для изготовления катализаторных сеток.

Наиболее широко при изготовлении катализаторных сеток применяют сплавы на основе платины, содержащие родий и палладий.

Так, известен платиновый сплав для катализаторных сеток следующего состава, мас.%:

платина 92,2-92,8
палладий 3,8-4,2
родий 3,3-3,7

[ГОСТ 13498-79. «Платина и платиновые сплавы. Марки». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва, Издательство стандартов. - 1980, 5 с.].

Данный сплав обладает высокой каталитической активностью, достаточно технологичен для сеточного производства, обеспечивает приемлемую живучесть каталитических пакетов при их эксплуатации и является аналогом заявляемому сплаву.

Недостатком сплава-аналога является его чрезмерно высокая стоимость, вызванная высоким содержанием дорогостоящей платины (от 92,2% до 92,8%).

Наиболее близким по составу к заявляемому сплаву является известный платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий, мас.%:

платина 80,3-81,7
палладий 14,5-15,5
родий 3,1-3,9
рутений 0,2-0,8

[Межгосударственный стандарт ГОСТ 13498-79. «Платина и платиновые сплавы. Марки». Государственный комитет СССР по стандартам. Москва, Издательство стандартов. - 1980, 5 с.].

Данный сплав имеет пониженное до 81% содержание платины при относительно высокой концентрации палладия, обладает при этом высокой каталитической активностью, обеспечивает приемлемую живучесть каталитических пакетов при их эксплуатации и принят в качестве прототипа заявляемому сплаву.

Недостатками сплава-прототипа являются:

- его высокая стоимость, вызванная высокой концентрацией дорогостоящей платины (от 80,3% до 81,7%). Каталитические пакеты, включающие сетки, изготовленные из сплава-прототипа, и находящиеся на балансе химических предприятий, являются серьезным финансовым обременением их конечной продукции;

- недостаточная стабильность механических свойств сплава и изготовленных из него полуфабрикатов по их длине и сечению, вызванная формированием зон с разнозернистой структурой при кристаллизации литых заготовок. Наличие зерен увеличенных размеров в структуре литого сплава-прототипа является нежелательным, так как ведет к технологическим трудностям при изготовлении тонкой проволоки и сеточного полотна.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава нового платинового сплава для катализаторных сеток, имеющего существенно меньшее, в сравнении с прототипом, содержание платины, а следовательно, и меньшую стоимость, обеспечивающего формирование однородной мелкозернистой структуры при изготовлении литых заготовок и полуфабрикатов со стабильными механическими свойствам, при сохранении высокой каталитической активности, и обеспечивающего длительную эксплуатацию изготовленных из него каталитических пакетов.

Технический результат достигается тем, что платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий палладий и родий, дополнительно содержит иридий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий 36,5-37,5
родий 2,7-3,3
иридий 0,001-0,05
платина остальное

Общим для сплава-прототипа и заявляемого платинового сплава является наличие в сплаве платины, палладия и родия.

Включение в состав заявляемого сплава добавки иридия, являющегося эффективным модификатором, обеспечивает при кристаллизации расплава формирование мелкозернистой однородной структуры, позволяющей получать литые заготовки и полуфабрикаты со стабильными механическими свойствами как по их длине, так и по сечению. Таким образом, введение в сплав иридия повышает технологические свойства сплава при его использовании для изготовления тонкой проволоки и сеточного полотна. Влияние иридия как модификатора сплава особенно возрастает при попытках получить сплавы с пониженным содержанием платины как основного компонента.

Снижение содержания иридия в платиновом сплаве ниже 0,001% недопустимо, так как ведет к ослаблению модифицирующего воздействия иридия на сплав.

Превышение верхнего предела содержания иридия (0,05%) в платиновом сплаве нецелесообразно, так как не приводит к улучшению технологических характеристик сплава при его дальнейшем использовании в производстве катализаторных сеток.

Соотношение компонентов в заявляемом сплаве предложено на основании экспериментальных исследований, включающих приготовление различных сплавов, изготовление из них тонкой проволоки и катализаторных сеток, использование последних в каталитических пакетах в аппаратах окисления аммиака.

Содержание родия в заявляемом сплаве в интервале от 2,7% до 3,3% обеспечивает сохранение необходимых механических характеристик сплаву и изготовленным из него сеткам и является оптимальным.

Соотношение платины и палладия в заявляемом сплаве также является оптимальным, выбрано экспериментально, исходя из необходимости сохранения высокой каталитической активности сетки, обеспечения длительного срока ее эксплуатации и максимально возможного при этом снижения концентрации дорогостоящей платины.

Так, снижение содержания платины в сплаве ниже 59,2% нежелательно, так как ведет к уменьшению каталитической активности сетки и сокращению срока ее службы. Увеличение содержания платины в сплаве выше 60,8% также нецелесообразно, так как ведет к необоснованному повышению стоимости катализаторных сеток.

Пример.

Получение платинового сплава для катализаторных сеток проводили прямым сплавлением чистых компонентов и сплава ПлИ-5, который использовали в качестве лигатуры. Плавку проводили в индукционной печи УИПВ-63-10-0,01 фирмы «РЭЛТЕК» в тигле из диоксида циркония, стабилизированного CaO.

Состав шихты:

- рубленые слитки и стружка платины аффинированной марки ПлА-0 (чистотой 99,98%) - 4300,0 г;

- стружка сплава ПлИ-5 - 20,0 г;

- рубленые слитки, порошок и стружка палладия аффинированного - 2665,0 г;

- порошок родия (чистотой не менее 99,95% основного компонента) - 216,1 г.

Порошок родия смешали с порошком и стружкой палладия и стружкой платины. Масса стружки (порошка) палладия или платины должна быть не менее массы порошка родия. Все компоненты шихты загрузили в плавильный тигель индукционной печи. Общая масса загружаемой шихты подбиралась исходя из вместимости плавильного тигля и составляла - (7200±100) г. Расчетный состав шихты, %: Pd - 37,00; Rh - 3,00; Ir - 0,01; Pt - остальное.

Шихту расплавляли в атмосфере аргона. Расплав подвергли изотермической выдержке в течение 2 мин, слив расплава провели при температуре 1700°С (по показаниям оптического пирометра), в атмосфере аргона, в предварительно разогретую до 200°С медную изложницу.

Охлаждение слитка провели в изложнице в течение 30 мин, после чего открыли крышку печи, выгрузили слиток и его дальнейшее охлаждение провели опусканием в проточную воду.

Масса полученного сплава составила 7200,1 г. После механической зачистки поверхности полученный слиток был опробован, проба подвергнута химическому анализу.

Химический анализ пробы показал, что полученный платиновый сплав содержит 37,05% палладия, 2,89% родия, 0,010% иридия, остальное - платина.

Полученный сплав был прокован в прутки сечением 15×15 мм, длиной (260-290) мм и успешно использован для изготовления катализаторной сетки.

Платиновый сплав для катализаторных сеток, содержащий палладий и родий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит иридий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

палладий 36,5-37,5
родий 2,7-3,3
иридий 0,001-0,05
платина остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, применяемым для изготовления ювелирных изделий, преимущественно микролитьем по выплавляемым моделям.
Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе платины, которые могут быть использованы для изготовления ювелирных изделий 990 пробы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к иридиевым сплавам для проволочной заготовки для штырей зонда. .
Сплав // 2405055
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе благородных металлов, предназначенных для изготовления монет. .

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для изготовления ювелирных изделий 990 и 950 проб. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению дисперсноупрочненных материалов. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве ювелирных изделий. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления ювелирных изделий в виде цепочек. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления корпусов часов, монет. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления монет. .
Изобретение относится к каталитическим фильтрам для очистки выхлопных газов дизельных двигателей. .

Изобретение относится к области катализаторов. .

Изобретение относится к каталитическим композициям для улавливания оксидов азота, содержащихся в газовом потоке. .

Изобретение относится к способу гидроочистки парафина, включающему первый этап, на котором парафин с содержанием С21 или выше нормальных парафинов 70% массовых или больше используется в качестве исходного материала, и парафин контактирует с катализатором при температуре реакции 270-360°С в присутствии водорода для гидрокрекинга, катализатора, состоящего из металла VIII группы Периодической Таблицы, помещенного на носитель, содержащий аморфную твердую кислоту, второй этап, на котором сырьевой материал из парафина временно заменяют легким парафином, с содержанием С9-20 парафинов 60% массовых или больше, и легкий парафин контактирует с катализатором при температуре реакции 120-335°С в присутствии водорода для гидрокрекинга, и третий этап, на котором сырьевой материал легкого парафина заменяют парафином, и парафин контактирует с катализатором при температуре реакции 270-360°С в присутствии водорода для гидрокрекинга.

Изобретение относится к способам и устройствам для получения электрической энергии. .

Изобретение относится к газохимии и углехимии. .
Изобретение относится к нефтехимии, газохимии и касается носителя для катализатора экзотермических процессов, в частности синтеза Фишера-Тропша, синтеза метанола, гидрирования, очистки выхлопных газов.
Изобретение относится к катализатору гидрообработки и/или гидроконверсии загрузок тяжелых углеводородов. .
Изобретение относится к области каталитической химии. .

Изобретение относится к способам активации металлоксидных катализаторов
Наверх