Способ регенерации платиноидного катализатора
Авторы патента:
Изобретение относится к способам регенерации платиноидного катализатора окисления аммиака и может быть использовано в производстве азотной кислоты. Платиноидную сетку катализатора поляризуют в гальваностатическом режиме анодным током 0,05-0,5 мАсм-2 в 5-10%-ном растворе азотной кислоты. Установлено, что при указанной обработке обеспечивается эффективная очистка поверхности от каталитических ядов и обогащение поверхностного слоя каталитически более активным компонентом (платиной) - из-за преимущественного перехода в раствор оксида родия. 1 табл.
Изобретение относится к способам регенерации платиноидного катализатора окисления аммиака и может быть использовано в производстве азотной кислоты.
Платиноидный катализатор окисления аммиака, используемый в виде сеток из сплавов платина палладий родий рутений, в процессе эксплуатации под действием контактных ядов снижает свою активность. На поверхности работавших образцов обнаруживают продукты взаимодействия платиноидов с примесями в аммиачно-воздушной смеси, а также продуктами коррозии аппаратуры и фильтров (сера, хлор, углерод, железо, кальций, кремний и др.). Другие наблюдения связаны с отклонениями объемного состава сплава от поверхностного слоя. Обычно в процессе эксплуатации катализатора происходит обогащение поверхности родием. Отношение Pt/Rh меняется в ходе различных стадий окисления аммиака: предобработка катализатора, разогрев реактора при каталитическом процессе, а также при отключении реактора. Накопление родия на поверхности, в основном в виде Rh2O3, приводит к заметному снижению степени конверсии аммиака. Таким образом, восстановление активности платиноидных сеток после определенного их пробега в условиях реакции является задачей, имеющей большое промышленное значение. Используемые в настоящее время способы регенерации поверхности платиноидных сеток включают в себя три основные стадии: механическую очистку поверхности, травление поверхности платиноидных сеток в растворах кислот или в средах окислителей, обработку в среде восстановителя. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ очистки поверхности, в том числе и от оксида родия, с помощью циклической поляризации образцов из Pt-Rh-сплавов в интервале 0,1-1,4 В (о. в. э. ) в 0,5 М растворе серной кислоты при 20oC, осуществляемый в 3-электродной ячейке с разделенными электродными пространствами с использованием потенциостата. При этом изменяется состав поверхностного слоя сплава: из-за больших скоростей растворения родия поверхность обогащается платиной. Одновременно происходит очистка поверхности от каталитических ядов и углерода. Следует отметить, что выдержка образца при любом потенциале в указанном выше интервале без циклирования не приводит к удалению родия с поверхности. Недостатком указанного способа является проведение процесса в 3-электродной ячейке с разделенными электродными пространствами, в которой невозможно провести регенерацию промышленных платиноидных сеток. Кроме того, при циклической обработке промышленных сеток не достигается равномерная поляризация всей поверхности из-за омических скачков потенциала. Целью изобретения является упрощение аппаратурного оформления процесса. Цель достигается предлагаемым способом, состоящим в том, что платиноидную сетку поляризуют в гальваностатическом режиме анодным током 0,05-0,5 мАсм-2 в 5-10%-ном растворе азотной кислоты. Проведение процесса в гальваностатическом режиме позволяет заменить 3-электродную ячейку с разделенными электродными пространствами на двухэлектродную электролитическую ванну, а потенциостат на простой выпрямитель тока. Поляризацию следует проводить анодным током, поскольку при катодной поляризации не происходит разложение оксида родия и освобождение поверхности катализатора от каталитических ядов. В выбранном интервале плотностей тока скорости растворения платиновых металлов составляют 10-7-10-5 гсм-2ч-1. При токах меньше 0,05 мАсм-2 не достигаются потенциалы заметного растворения платиновых металлов. При токах больше 0,5 мАсм-2 увеличиваются потери платиновых металлов, омическое падение потенциала, а следовательно, и энергозатраты, при одинаковой эффективности процесса регенерации. Выбор в качестве электролита растворов азотной кислоты обусловлен более высокими скоростями окисления загрязняющих поверхность катализатора примесей и растворения платиноидных металлов в них по сравнению с растворами серной кислоты. Использование растворов соляной кислоты нежелательно из-за слишком высоких скоростей растворения в них платиноидных металлов, что приводит к их дополнительным потерям. Кроме того, используемая азотная кислота является продуктом производства и, таким образом, устраняется проблема утилизации растворов регенерации. Использование менее концентрированных растворов азотной кислоты ( <5% ) нежелательно из-за их низкой электропроводности, более концентрированных ( >10% ) приводит к дополнительным затратам кислоты и потерям платиноидных металлов без существенного влияния на эффективность регенерации. При выбранных условиях регенерации толщина растворяющегося поверхностного слоя составляет 0,1-0,2 мк и максимальные потери платиновых металлов не превышают 1% При этом обеспечивается эффективная очистка поверхности от каталитических ядов и обогащение поверхностного слоя каталитически более активной платиной из-за преимущественного перехода в раствор оксида родия. Для оценки эффективности предлагаемого способа регенерации платиноидных сеток сравнивали селективность (отношение объема оксида азота, полученного в контактном аппарате, к объему аммиака, подаваемого в него) и температуру зажигания Тз до и после их активации. Определение селективности и температуры зажигания проводили на отдельных платиноидных сетках в лабораторной установке, рассчитанной на работу при атмосферном давлении и температуре в горячей зоне контактного аппарата 800oC и линейной скорости аммиачно-воздушной смеси 1,2 мс-1. Истинную поверхность сеток определяли потенциодинамическим методом по адсорбции водорода. Плотности тока далее приводятся в расчете на истинную поверхность. Регенерацию промышленных платиноидных сеток можно проводить в кварцевых ваннах, используемых на заводах для обработки платиноидных сеток растворами соляной кислоты. В качестве вспомогательного электрода могут служить отработанные платиноидные сетки. Увеличение температуры растворов азотной кислоты от 25 до 60oC позволяет сократить время обработки сеток в 2-3 раза при той же степени регенерации. Пример 1. Образец сетки из сплава 5 (ПлПдРдРу-15-3,5-0,5 ГОСТ 13498-79), использовавшейся в качестве катализатора в промышленном агрегате и имеющий следующие характеристики: a92,1% и Тз=250oC, помещают в электролитическую ванну с 5%-ным раствором HNO3 при температуре 25oC и анодно поляризуют током 0,3 мАсм-2 в течение 1 ч. Противоэлектродом служит Pt-проволока. Затем образец промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе. После обработки образец имеет следующие характеристики: a93,3% (Da1,2%) и Тз=160oC. Примеры 2-5. Примеры 2-5 выполняют аналогично примеру 1. Режим обработки и характеристики образцов приведены в таблице. Предложенный способ регенерации платиноидных сеток имеет следующие преимущества: упрощается аппаратурное оформление процесса; повышается селективность катализатора на 1-5% и снижается температура зажигания до 135-160oC; процесс регенерации проводится в одну стадию; cнимается проблема утилизации отработанных растворов регенерации.Формула изобретения
Способ регенерации платиноидного катализатора окисления аммиака, включающий его поляризацию в растворах минеральных кислот, отличающийся тем, что поляризацию ведут в гальваностатическом режиме при анодной плотности тока 0,05 0,5 мА/см2 в 5 10%-ном растворе азотной кислоты в бездиафрагменном электролизере.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ получения сахарата кальция // 2086654
Изобретение относится к электрохимическому производству, в частности к электролизу водных растворов хлоридов кальция
Подина алюминиевого электролизера // 2085619
Изобретение относится к области электролитического получения алюминия из криолито-глиноземных расплавов, в частности к совершенствованию катодного узла электролизера
Способ получения двуокиси хлора // 2084557
Изобретение относится к способу получения двуокиси хлора, при котором снабжают реакторы водной кислой реакционной средой, содержащей хлорат и сульфат щелочного металла, причем концентрация сульфата превышает 3 моль/литр, но меньше, чем насыщение, восстанавливают ионы хлора в реакционной среде до образования двуокиси хлора, удаляют двуокись хлора из реакционной среды, удаляют реакционную среду из реактора и передают ее в электролизер, электролизуют реакционную среду для увеличения кислотности и уменьшают содержание ионов щелочного металла; подкисленную рециркуляционную среду рециклизуют в реактор, добавляют подпитывающий хлорат щелочного металла в реакционную среду до или после электролизера, причем способ осуществляют, по существу, без кристаллизации сульфата или хлорита
Электрод и способ его получения // 2083724
Изобретение относится к катоду для использования в электролитической ванне и, в частности, к катоду, который имеет низкое водородное перенапряжение при использовании в электролизе воды или водных растворов, например, водных растворов хлоридов щелочных металлов
Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов в частности, к электрохимическому способу получения бисульфата графита с высокой степенью расширения
Способ получения оксида алюминия // 2083722
Изобретение относится к электрохимической технологии, а именно к способу получения активной окиси алюминия, которая широко используется в сложных катализаторах, применяемых для гидрогенизационных процессов
Изобретение относится к технике получения фтора, а именно к конструкции среднетемпературного фторного электролизера
Изобретение относится к технике получения фтора, а именно к конструкции среднетемпературного фторного электролизера
Способ электролиза химических веществ с образованием газов и установка для его осуществления // 2079579
Изобретение относится к электрохимии, в частности к процессам и устройствам разложения воды
Способ электролиза химических веществ с образованием газов и установка для его осуществления // 2079579
Изобретение относится к электрохимии, в частности к процессам и устройствам разложения воды
Изобретение относится к способам извлечения благородного металла из неорганического и/или органического остатка в форме теллуровой амальгамы, отличающимся тем, что добавляют растворитель, имеющий температуру кипения выше 120oC, в остаток, удаляют при помощи отгонки воду и другие остаточные растворители, имеющие температуры кипения ниже температуры кипения добавляемого растворителя, добавляют теллур или восстанавливаемое соединение теллура, а затем подвергают дефлегмации при атмосферном давлении перед отведением амальгамы благородного металла
Изобретение относится к способам регенерации отработанных катализаторов, используемых в процессах синтеза полупродуктов витаминов и других веществ
Изобретение относится к способам реактивации алюмоплатиновых катализаторов, содержащих фтор, и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
Изобретение относится к области нефтепереработки, конкретно к способам регенерации алюмоплатиновых катализаторов риформинга
Способ регенерации платиносодержащего катализатора для селективного гидрирования риформатов // 1731266
Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам регенерации платиносодержащих катализаторов, используемых для избирательного гидрирования олефиновых углеводородов, содержащихся в продуктах риформинга (риформатах)
Изобретение относится к области переработки отработанных платинорениевых катализаторов на Al2O3-основе