整体设计氨氧化催化系统的催化剂装填方案

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1、精选公文范文管理资料整体设计氨氧化催化系统的催化剂装填方案　　氨氧化法制硝酸铂催化剂，经历了从纯铂到Pt-(5~10)Rh二元合金和Pt-4Pd-3.5Rh、Pt-15Pd-3.5Rh-0.5Ru[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料三元、四元合金的发展，铂催化剂的编织方法也经过了由平织到纬向针织，再到经向针织的发展转变，与平织网和纬编网相比，经向针织网具有较大比表面积，较高的机械稳定性，铂耗和铂用量有一定降低等优点，但使用成本仍然很高。本文介绍了一种新的氨氧化催化系统的设计方法，目前已在云南解化、河南晋开、金圣胡杨、金禾等十几家硝酸

2、企业推广应用，效果良好。该成果通过细化研究氨氧化催化系统各个反应层的氨氧化反应，科学分区，整体设计氨氧化催化系统的催化剂装填方案，解决了现有铂基合金催化剂存在铂耗高、铂用量大和成本高等问题，大大降低了催化剂原料成本和铂损耗，为客户提供更优的氨氧化催化剂(即双功效铂催化剂，DEC)系统。　　1DEC系统设计原理　　1.1氨氧化反应催化剂区域分布　　目前广泛使用的针织铂合金催化网每张网的化学成分都相同，铂的使用量很大、成本较高。通过对二元针织铂催化网使用后表面形貌分析检测，发现上层铂催化网利用率高，依次往下铂催化网利用率逐渐减小，反而白白贡献了损耗。　　我

3、们采用场发射扫描电镜(FESEM)在500倍条件下，观察了经过180天氨氧化反应的二元铂催化网的表面形貌，如图1所示。【图1.略】　　　　由图1[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料可见，上层铂催化网表面粗糙、疏松，损耗大，而下层铂催化网表面较光滑，损耗较小。　　铂催化网腐蚀程度的不同说明在氨氧化反应中不同层铂催化网的氨氧化贡献率不同。据此，我们对氨氧化反应系统中不同铂催化剂区域反应的特点进行深入研究。　　氨气气流进入氨氧化反应系统后至上而下通过铂网，上面几层铂网催化剂最先接触氨气同时发生反应，而沿气流方向的下面几层催化剂后接触到氨气

4、，这部分氨气实际上已经基本完成了化学反应，只有很少一部分氨气没有发生反应，没有发生反应的氨气在通过下面几层铂网催化剂时才发生反应。　　根据上述氨氧化化学反应的特点，我们将催化剂系统细化分区，氨氧化率达到70%~80%的反应区域所用的催化网称为主反应区催化网，氨氧化率达到10%~25%的反应区域所用的催化网称为次反应区催化网，氨氧化率达到5%~10%的反应区域所用的催化网称为补充反应区催化网，见表1。通过细化分区，根据各个区域所担负的反应比例和整个系统的特点，进行贵金属配置和合金配比设计。【表1】　　　　1.2[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文

5、范文管理资料各反应区催化网的贵金属配置　　主反应区催化网所在的区域是化学反应的核心区域，起主要催化作用，所以催化合金中铂含量相对较大，以保证氨氧化率；次反应区催化网根据该区域所担负的反应比例和整个系统的特点适当发生变化，铂含量可适当减少，而起回收作用的钯相对增加；补充反应区催化网中的铂含量再次减少，钯含量增加至最大。与目前二元针织铂催化网相比，DEC系统的装填方式使不同铂钯含量的催化网在整个氧化炉内分布符合氨氧化化学反应分布，整个氧化炉内铂的分配更具科学性和有效性。整体上使用的铂显着减少，催化剂成本大大降低。　　1.3铂合金的配比与特性　　根据铂钯固溶

6、体的特性，DEC系统中的次反应区催化网和补充反应区催化网分别采用一定的铂钯比例制成的特殊DEC[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料合金丝，使其在氨氧化反应过程中既起催化剂的作用，又担负着主反应区催化网及次反应区催化网使用过程中铂的回收作用，吸附的氧化铂附着在次反应区催化网表面被还原成铂，发生如下主要化学反应：PtO2+2Pd=Pt+2PdO随着化学反应的进行，被还原的铂与原来铂网合金形成固溶体并起催化作用，如图2所示。【图2.略】　　　　DEC合金的特性使铂网可以将挥发损失的铂重新回收并得到利用，让其继续发挥催化作用。随着使用时间的

7、推移，主反应区域催化网损耗的铂逐步增加，催化活性和效率有所降低，此时通过次反应区催化网特有的催化回收再催化的功效来弥补主反应区催化网的使用效果。　　DEC合金丝与吸附后还原的铂形成固溶体也相当于对自身起到了修补作用，这样不仅降低了整个系统的铂损耗，而且延长了铂网的使用寿命。　　通过系统的优化设计后，DEC系统大大减少了铂的装填量，降低铂耗40%~50%，整体催化剂系统成本降低25%~35%，DEC系统更加高效、节能、环保。　　1.4比表面积　　根据氨氧化催化剂系统3个反应区域催化网所担负的反应比例(如表1[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文

8、管理资料所示)，为了保证主反应区催化网的氨氧化率，适当增加其比表面积，丝径与0.076mm标准