Одним из основных направлений интенсификации работы агрегатов синтеза аммиака является повышение эффективности работ каталитического реактора синтеза аммиака.
Существует много факторов, которые определяют эффективность гетерогенного-каталитического процесса синтеза аммиака, среди которых не последнюю роль играют выбор типа катализатора, который заполняет реактор, оптимальной формы и размера его зерен, а, также конструкции катализаторнї коробки реакционного аппарата [16].
Наибольшее распространение в производстве аммиака как в Украине, так и за рубежом получили плавленные железоокисные промотированные катализаторы, которые почти все выпускали в виде зерен неправильной формы (раздробленные) с недостаточной механической прочностью.
В процессе транспортировки, загрузка в реактор и эксплуатации они подвергаются стиранию, раздавливанию, раскалыванию при ударе и т.п.. Образованная катализаторная пыль забивает коммуникации агрегата, вызывает эрозию арматур, значительно повышает гидравлическое сопротивление и ухудшает качество продукционного аммиака.
|
|
С целью ликвидации данного явления ряд заграничных фирм выпускает катализаторы сферического вида, или близкого к нем, без острых граней поверхности, что уменьшает их истирание.
Несмотря на указанные преимущества загрузки катализаторов сферической или близкой с ним формой зерен, вопрос значительного снижения гидравлического сопротивления реакторов синтеза аммиака большой мощности остается открытым.
Более перспективным направлением в решении стоящих задач совершенствования конструкций гетерогенно-каталитических реакторов является применения для их загрузки блочных катализатора синтеза аммиака.
Блочные катализаторы можно готовить без использования носителей, непосредственно из зерен, которое значительно упрощает технологию.
В роботах [47-49] приведенные методы приготовления блочных катализатора окисления сернистых газов и синтеза аммиака.
Их готовят путем склеивания зерен промышленных катализаторов разными типами клеевых композиций на основе минеральных клеев.
Наличие между зернами катализатора в блоке стойких фиксированных связей снижает требования к стойкости отдельных гранул и разрешает использовать менее стойкие, но более активные типы разрабатываемых катализаторов.
Применение блоков разрешает предотвратить и целиком исключить усадку и стирание катализатора в процессе его эксплуатации. Поскольку блоки являются одновременно конструктивными элементами катализаторной коробки реактора, отпадает необходимость в несущих перфорированных решетках и устройствах для компенсации усадки катализатора, снижается объем газораспределительных щелей, что позволяет увеличить объем загрузки катализатора.
|
|
Блочные катализаторы синтеза аммиака представляет собой пористый полый цилиндр, которые изготовляют склеиванием зерен катализатора любой марки, формы и фракции.
В качестве клеевой композиции применяют полимерные неорганические соединительные на основе алюминатов щелочных и щелочно-земельных металлов с целевыми добавками.
Зерна катализатора смешивают с клеевой композицией в заданном соотношении, полученную катализаторную массу формируют в виде цилиндров необходимых габаритов и подвергают термообработке в печах с целью полимеризации клея.
Для придания блокам большей механической стойкости, а также удобства их монтажа в реактор, в них впекают армирующие сетки и несущий каркас [50].
Режим восстановления блоков не отличается от режима восстановления начального катализатора, из которого они приготовлены.
Клеевая композиция, которая входит в их состав, не влияет на смену коэффициента термического расширения катализатора, тем не менее, коэффициент эффективной теплопроводности повышается в сравнении с его значением для зернистого пласта.
Блоки катализатора не уступают по активности и стойкости к действию отрут и температурных перегревов начальному зернистому катализатору.
Полученные результаты позволяют рекомендовать блоки катализатора для загрузки реакторов радиального типа промышленных агрегатов синтеза аммиака.