| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2119381
ПРИСТРІЙ ДЛЯ УЛОВЛЮВАННЯ платиноїдів
ПРИ каталітичного окислення АМІАКУ
Ім'я винахідника: Тимофєєв Н.І .; Богданов В.І .; Дмитрієв В.А .; Гущин Г.М .; Шведов А.В .; Уткін В.В .; Логінов Н.Д.
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Єкатеринбурзький завод з обробки кольорових металів"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1997.06.27
Винахід відноситься до обладнання при виробництві азотної кислоти, зокрема до сіток для уловлювання платиноїдів при каталітичному окисленні аміаку. Пристрій включає сітки-уловлювачі, сплетені з дроту діаметром 0,06-0,12 мм, щільністю 225-1024 осередку / см 2, з яких першими по ходу руху газу встановлені сітки меншої щільності, розташовані пакетами по 2-4 штуки з розворотом напрямків нитки в сусідніх сітках на кут 45 o, при цьому пакети розташовані між розділовими сітками, сплетеними з дроту діаметром 0,12-0,4 мм, щільністю 49-225 осередку / см 2, причому сітки-уловлювачі виконані зі сплаву на основі паладію з додаванням 9% платини, 0,5 вольфраму або 5% нікелю, 0,2% вольфраму, або 5% вольфраму, 0,1% ітрію або 5% платини, 5% міді, 0,1 ітрію. Крім того, перші по ходу руху газу сітки-уловлювачі можуть бути виконані з дроту більшого діаметра або з дроту однакового діаметра. Останньою по ходу газу встановлена одна сітка-уловлювач більшої щільності або пакет з двох сіток-уловлювачів різної щільності. Сітки-уловлювачі можуть бути виконані або з однакового сплаву або з різних сплавів. У порівнянні з пристроями аналогічного призначення заявляється пристрій забезпечує значне підвищення ступеня вловлювання платини, збільшення терміну служби, скорочення витрат дорогоцінних металів. Крім того, пропонований пакет сіток забезпечує додатковий щабель окислення аміаку і за рахунок цього скорочення встановлених каталізаторних сіток.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до обладнання для виробництва азотної кислоти, зокрема, до сіток для уловлювання платиноїдів при каталітичному окисленні аміаку.
У процесах окислення аміаку при виробництві азотної кислоти з використанням платинових каталізаторів відбувається втрата платиноїдів. Ці втрати становлять 20-40% від маси встановленого каталізатора, і за умови відсутності системи уловлювання вони стають безповоротними. Втрата платинового каталізатора відбувається в результаті окислення нитки каталізатора до оксидів і подальшого випаровування цих оксидів, а й через механічного руйнування сіток.
В даний час для уловлювання платиноїдів спільно з каталізаторами в агрегатах по окисленню аміаку встановлюються сітки-уловлювачі зі сплавів на основі благородних металів і поглиначі на основі лужноземельних металів.
З загальнодоступною патентної інформації відомі пристрої для уловлювання платиноїдів, виконані у вигляді пакету сіток.
Відома сітка з благородних металів для уловлювання металів платинової групи і, зокрема, платини при окисленні аміаку (патент ПНР N 107548, B 01 J 23/96, C 01 B 21/26, заявл. 09.07.77 р, оп. 15.08 .80 р). Сітка з даного винаходу містить платину або сплав платини поряд з уловлює дротом з відомих благородних металів. Формою для використання платини або платинового сплаву є дріт, причому цей дріт розміщена між дротом, використовуваної для уловлювання. В плетінні сітки дріт з платини або її сплаву покладена по основі або по качку сітки в одному напрямку.
Однак, недоліком відомої сітки є те, що через наявність в ній вплетеній дроту з платини знижується ступінь уловлювання платини. Платина, що випаровується з платинового дроту, несеться газовим потоком і не потрапляє на уловлює дріт даної сітки. Крім того, що уловлює дріт має нижчу каталітичну активність, і головне, селективність по відношенню NO, тому установка такої сітки в ділянках, де є не прореагував аміак, призведе до зниження частки основного продукту NO в газах після каталізатора. При установці ж такої сітки в ділянках, де вже немає аміаку, вона не буде працювати як каталізатор, і наявність платини призведе до її невиправданого подорожчання. Крім того, наявність в сітці двох різних сплавів ускладнює переробку відходів, що утворюються при виготовленні сітки, і тим самим призводить до її подорожчання.
Відома сітка з благородних металів для уловлювання металів платинової групи, зокрема, платини при окисленні аміаку (патент N 107549, B 01 J 23/96, C 01 B 21/26, заяв. 09.07.77 р, оп. 15.08.80 м). За вказаною винаходу сітка в плетінні містить дріт з благородних металів різної товщини, причому різниця в діаметрі дроту становить від 30 до 1000%. При цьому більш товста дріт розташована між нитками більш тонкого дроту через кожні 10-200 ниток. Дріт виконана зі сплаву, що містить 80% паладію і 20% золота. Сітки-уловлювачі за відомим патенту відрізняються високою міцністю і ефективністю процесу уловлювання та позитивно впливають на хід процесу, підвищуючи його продуктивність. Однак збільшення різниці в діаметрах дроту до 1000% недоцільно, тому що збільшення діаметра дроту призводить до зменшення її питомої поверхні і збільшуються витрати дорогоцінних металів без підвищення уловлює здібності пакета-уловлювача. Крім того, виконання сіток з великим вмістом золота (20%) різко збільшує їх ціну, а їх використання супроводжується значними втратами золота.
Відома вдосконалена сітка для уловлювання платини, зокрема, при синтезі азотної кислоти, спосіб її виготовлення і використання цієї сітки (патент Франції N 2559787, C 22 B 11/02, 7/00, B 01 J 24/42, 23/90, заявл. 22.02.84 р, опубл. 23.09.85 р). Сітка виконана зі срібла або зі сплаву паладій з 10% золота і сплетена з дроту, що має овальне поперечний переріз.
Недоліком відомої сітки є складність її виготовлення. При механічному розплющування дроту можуть бути викривлення осередків, що веде до нерівномірності полотна і за рахунок цього нерівномірного заростання окремих ділянок платиноїди. Крім того, застосування пакета сіток з однаковим числом осередків призводить до більш сильного насичення платиною перших по ходу газу сіток, їх швидкому заростання і зростання аеродинамічного опору. До недоліків відомої сітки можна віднести і наявність в системі великої кількості золота і, отже, його втрати.
За технічною суттю ближчою до пропонованого об'єкту є пакет уловлюють сіток, використовуваний в способі окислення аміаку за патентом РФ N 2009995, C 01 B 21/26, B 01 J 23/56, заявл. 16.11.92 р, оп. 30.03. . , Б. N 6). Процес окислення здійснюється на пакеті сіток з благородних металів, вибраних з групи, що містить платину, родій, паладій і золото, і улавливанием з газової суміші летких платиноїдів за допомогою пакета сіток і шару сорбенту. Пакет сіток-уловлювачів включає 3 сітки зі сплаву паладій - 10% золота з діаметром дроту 0,092 мм і щільністю 1024 осередків / см 2, який встановлюється за катализаторную сітками (по ходу газу) з стандартного сплаву складу платина - 15% паладію, 3,5 % родію, 0,5% рутенію.
Недоліком відомих уловлюють сіток є їх нерівномірне насичення платиною при однаковій щільності і діаметрі дроту всіх сіток в пакеті. Сильне заростання першої сітки, що уловлює 40-50% від загальної кількості уловленной пакетом платини, знижує просвіт в сітці і призводить до різкого збільшення аеродинамічного опору системи в міру експлуатації. Все це знижує ефективність уловлювання платини і скорочує термін служби уловлювача. Крім того, недоліком відомих сіток є наявність великої кількості золота в системі уловлювання і його втрати.
Завданням, на вирішення якої спрямовано пропоноване винахід, є підвищення ступеня вловлювання платини, збільшення терміну служби сіток-уловлювачів і зниження вкладення платини і дорогоцінних металів.
Поставлена задача досягається тим, що пристрій для уловлювання платиноїдів при каталітичному окисленні аміаку, що включає сітки-уловлювачі зі сплаву на основі паладію і розділові сітки з жаростійкої стали, відповідно до винаходу, містить сітки-уловлювачі, сплетені з дроту діаметром 0,06-0,12 мм, щільністю 225-1024 осередку / см 2, з яких першими по ходу руху газу встановлені сітки меншої щільності, розташовані пакетами по 2-4 штуки з розворотом напрямків ниток в сусідніх сітках на кут 45 o, при цьому пакети розташовані між розділовими сітками, сплетеними з дроту діаметром 0,12-0,4 мм, щільністю 49-225 осередків / см 2, причому сітки-уловлювачі виконані зі сплаву на основі паладію з добавками 9 мас.% платини і 0,5 мас.% вольфраму, або з сплаву на основі паладію з добавками 5 мас. % Нікелю і 0,2 мас.% Вольфраму, або сплаву на основі паладію з добавками 5 мас.% Вольфраму і 0,1 мас.% Ітрію, або сплаву на основі паладію з добавками 5 мас.% Платини, 5 мас.% Міді і 0,1 мас.% ітрію.
При цьому перші по ходу руху газу сітки-уловлювачі виконані з дроту або більшого діаметру, або все сітки-уловлювачі виконані з дроту однакового діаметра.
Крім того, в кінці пристрою (по ходу газу) встановлена одна сітка-уловлювач великої щільності, або пакет з 2-х сіток-уловлювачів різної щільності. При цьому пристрій може складатися з сіток-уловлювачів з різних сплавів.
Установка сіток-уловлювачів меншої щільності першими по ходу руху газу обумовлена тим, що відразу за каталізатором здійснюється найбільш інтенсивна реакція уловлювання платини і перші менш щільні сітки, навіть при швидкому збільшенні діаметра їх ниток в результаті осадження платини, довго зберігають низький аеродинамічний опір. Концентрація платини на поверхні перших по ходу газу сітках-уловлювачів досягає більш 60%, а на останніх сітках різко падає. Таким чином пакет повільно насичується і може ефективно працювати більш тривалий термін.
Установка рідкісних сіток по 2-4 штуки з розворотом ниток в сусідніх сітках під кутом 45 o забезпечує збільшення поверхні сіток, обдуваються газовим потоком, що підвищує уловлює здатність пакету.
Наявність розділових сіток з жаростійкої стали, встановлених в спімальні пакеті, по-перше, збільшує механічну міцність пакета, по-друге, перешкоджає злипанню сіток, і як наслідок, їх швидкому заростання, а й служить для вирівнювання потоку і швидкості газів по перетину всього пакета . Крім того, розділові сітки дозволяють розділити шари сіток з різних сплавів після їх експлуатації. Самі паладієві сітки є каталізатором окислення аміаку, а при насиченні їх поверхні платиною каталітична активність даної системи різко зростає і стає порівнянної з активністю каталізатора на основі платини. Тому сітки-уловлювачі використовуються ще і як другий ступінь реакції окислення аміаку, що в цілому підвищує ефективність всього процесу і дозволяє скоротити кількість каталізаторних платинових сіток на 20-40%.
З виявленого рівня техніки в даній області відомо, що в якості матеріалу, з якого виготовляють сітки-уловлювачі, найчастіше використовуються сплави паладію з золотом або сріблом. Для усунення недоліків, властивих цим металам, як матеріал заявляються сіток випробувані і пропонуються сплави на основі паладію, леговані ітрієм, з добавками вольфраму або кольорових металів. Легування иттрием або вольфрамом значно підвищує жаростійкість сплаву при температурі експлуатації сіток. Крім того, вольфрам, випаровуючись, прискорює дифузію платини в паладій. Використання добавок нікелю, міді, вольфраму, платини збільшує механічну міцність сіток. Найбільш ефективною добавкою є вольфрам. У сплаві на основі паладію, що містить 5% вольфраму і 0,1% ітрію, вольфрам дозволяє збільшити межу міцності і плинності в 3 рази. Таким чином, використання запропонованих складів з вищевказаними ознаками винаходу призводить до збільшення терміну служби сіток-уловлювачів. Завдяки використанню для сіток-уловлювачів пропонованих сплавів значно знижується витрата паладію.
Наводимо приклади, що підтверджують можливість здійснення винаходу.
Приклад 1. На агрегаті укл-7 випробувано пристрій з 8 сіток-уловлювачів та 5 розділових сіток. Сітки-уловлювачі виготовляли зі сплаву на основі паладію з вмістом 5% нікелю і 0,2% вольфраму. 6 сіток-уловлювачів з 8 мали щільність 256 осередків / см 2 (рідкісні), 2 сітки - 1024 осередків для / см 2 (часті). Розділові сітки виготовлені з жаростійкої стали марки Х23Ю5Т.
Порядок установки сіток по ходу газової суміші наступний:
- за пакетом з 8 каталізаторних сіток щільністю 1024 яч. / см 2 і діаметром дроту 0,092 мм зі сплаву на основі платини, що містить 15% паладію, 3,5% родію і 0,5% рутенію, через розділову сітку з дроту діаметром 0,2 мм плетінням 144 яч. / см 2 поміщали 2 рідкісні вловлюють сітки: першу з дроту діаметром 0,12 мм, другу - з дроту діаметром 0,09 мм, сітки були розгорнуті одна по відношенню до іншої (у напрямку ниток) на кут 45 o ;
- потім після розділової сітки з дроту діаметром 0,2 мм, плетінням 144 яч. / см 2 поміщали з розворотом на кут 45 o 3 рідкісні вловлюють сітки з дроту діаметром 0,09 мм і щільністю 256 яч. / см 2;
- потім після розділової сітки з дроту діаметром 0,2 мм, плетінням 144 яч. / см 2 поміщали одну часту уловлює сітку з дроту діаметром 0,09 мм і щільністю 1 024 яч. / см 2;
- потім через розділову сітку з дроту діаметром 0,2 мм, плетінням 144 яч. / см 2 поміщали з розворотом на кут 45 o дві вловлюють сітки з дроту діаметром 0,09 мм: першу - рідкісну щільністю 256 яч. / см 2, другу - часту щільністю +1024 яч. / см 2;
- завершувала пакет розділова сітка з дроту діаметром 0,4 мм, плетінням 49 яч. / см 2.
Термін служби пристрою склав 120 днів, ступінь уловлювання платини - 70%.
Приклад 2. Випробування проведені на агрегаті середнього тиску АК-72. Порядок установки сіток наступний:
- за пакетом з 4 каталізаторних сіток щільністю 1024 яч. / см 2 і діаметром дроту 0,092 мм зі сплаву на основі платини, що містить 15% паладію, 3,5% родію і 0,5% рутенію, через розділову сітку з жаростійкої сталі з дроту діаметром 0,12 мм, плетінням 256 яч. / см 2 поміщали 2 рідкісні вловлюють сітки з дроту діаметром 0,12 мм плетінням 256 яч. / см 2 з сплаву на основі паладію, що містить 5% вольфраму і 0,1% ітрію; сітки розгорнуті одна по відношенню до іншої (у напрямку ниток) на кут 45 o;
- потім після розділової сітки з дроту діаметром 0,4 мм, плетінням 49 яч. / см 2 поміщали часту уловлює сітку з дроту діаметром 0,09 мм, щільністю 1024 яч. / см 2 з сплаву на основі паладію, що містить 5% платини, 5% міді і 0,1% ітрію;
- потім після розділової сітки поміщали часту уловлює сітку з дроту діаметром 0,076 мм, щільністю +1024 яч. / см 2 з того ж сплаву (на основі паладію з 5% платини, 5% міді і 0,1% ітрію);
- завершувала пакет розділова сітка з дроту діаметром 0,4 мм, плетінням 49 яч. / см 2.
Термін служби пристрою склав 200 днів, ступінь уловлювання платини 94%.
Після закінчення випробувань пристрій було вилучено з апарату, сітки розділені і зважені. Сітки-уловлювачі з благородних металів добре відділилися від розділових сіток з нержавіючої сталі, хоча і зазнали істотних змін. Їх сумарна вага збільшився, вони стали крихкими, але не розсипалися. Структура ниток характеризувалася сильною пористістю і розпушуванням матеріалу. Максимально досягнута концентрація платини на поверхні першої по ходу газу сітці склала приблизно 61%. Різке зниження концентрації платини до 12% на останній сітці свідчить про те, що уловлювання йде ефективно вже на першій парі сіток, а на останній - концентрація парів різко падає, тобто пристрій навіть після закінчення роботи далеко від насичення і могло б ефективно працювати ще тривалий час.
Аналогічним чином були виконані і випробувані пристрої з інших пропонованих сплавів на основі паладію. Результати випробувань представлені в таблиці.
Експериментальні дослідження заявляється пристрою для уловлювання платиноїдів при каталітичному окисленні аміаку показали, що в порівнянні з пристроями аналогічного призначення заявляється забезпечує підвищення ступеня вловлювання платини, збільшення терміну служби, додатковий щабель окислення аміаку (працює як каталізатор) і за рахунок цього скорочення кількості встановлених каталізаторних сіток на 20-40%, скорочення витрати дорогоцінних металів при виготовленні пакету сіток за рахунок зниження вкладень платини.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Пристрій для уловлювання платиноїдів при каталітичному окисленні аміаку, що включає сітки - вловлювачі зі сплаву на основі паладію і розділові сітки з жаростійкої стали, що відрізняється тим, що містить сітки - вловлювачі, сплетені з дроту діаметром 0,06 - 0,12 мм, щільністю 225 - 1024 осередки / см 2, з яких першими по ходу руху газу встановлені сітки меншої щільності, розташовані пакетами по 2 - 4 штуки з розворотом напрямків ниток в сусідніх сітках на кут 45 o, при цьому пакети розташовані між розділовими сітками, сплетеними з дроту діаметром 0,12 - 0,4 мм, щільність 49 - 225 осередків / см 2, причому сітки - вловлювачі виконані зі сплаву на основі паладію з добавками 9 мас.% платини і 0,5 мас.% вольфраму, або зі сплаву на основі паладію з добавками 5 мас.% нікелю і 0,2 мас.% вольфраму, або сплаву на основі паладію з добавками 5 мас.% вольфраму і 0,1 мас. % Ітрію, або сплаву на основі паладію з добавками 5 мас.% Платини, 5 мас.% Міді і 0,1 мас.% Ітрію.
2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що перші по ходу руху газу сітки - вловлювачі виконані з дроту або більшого діаметру, або все сітки - вловлювачі виконані з дроту однакового діаметра.
3. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що останній по ходу газу встановлена одна сітка - уловлювач більшої щільності.
4. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що останнім по ходу газу встановлений пакет з двох сіток - уловлювачів різної щільності.
5. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що воно складається з сіток - уловлювачів однакових або відмінних за складом сплавів.
Версія для друку
Дата публікації 14.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.