一種高效氨氧化爐組件的製作方法

2023-06-10 01:13:41

專利名稱：一種高效氨氧化爐組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及氨氧化生產硝酸和氨還原合成氫氰酸的化學產生過程，尤其涉 及一種高效氨氧化爐組件。
背景技術：
目前硝酸工業所使用的工藝流程為奧斯特瓦爾德(Ostwald)工藝，具體要點
為氨氣與空氣按一定的比例混合後通過鉑基網狀催化劑，並在催化劑表面進行氧 化反應，反應溫度根據裝置的不同在800-95(TC之間，通過以上反應氨氣主要被氧 化生成一氧化氮(NO)。 一氧化氮在後續流程中與過量的氧氣(02)生成二氧化氮
(N02)，並與純水反應最終生成硝酸(HN03)。
氫氰酸工業主要有三種不同的工藝流程，本實用新型適用於安德盧梭
(Andrussow)工藝流程，具體要點為空氣，甲烷和氨氣按一定比例混合後通過 鉑合金網狀催化劑最終生成氫氰酸(HCN)的過程，催化劑反應溫度維持在 1000-1200 。C之間。
在以上生產中，鉬合金網狀催化劑是必不可缺的重要部分，從鉑合金網狀催化 劑問世以來就圍繞著如何提高轉化效率，延長催化劑使用壽命和減少貴金屬的揮發 做出了一系列的改進，如專利號97115266.7——《氨氧化用鉑基合金及其製得的 高強催化網》，通過改變合金成分對鉑合金網狀催化劑的改進；專利號 200510048642.X——《氨氧化用鉑合金針織催化網》，通過增加合金成分同時改變 編織方法的方式來改進鉑合金催化網。
以上的各種技術革新對鉑合金網狀催化劑的發展起到了推進的作用，但是仍然 不能減少貴金屬(有效催化活性成分)在反應過程中的揮發，進而限制了反應效率 的提高，和使用時間/生產成本的降低
實用新型內容
本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可提高 轉化效率、延長催化劑使用時間、減少貴金屬流失、降低生產成本的高效氨氧化爐 組件。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現
一種高效氨氧化爐組件，包括壓環、催化劑組、捕集網、支撐架，所述的爐體 上部設有供氨氣和空氣流動通過的內部空間，所述的壓環壓設在催化劑組上，所述 的催化劑組設在捕集網上，所述的捕集網設在支撐架上，其特徵在於，所述的催化 劑組是由多層皺褶狀金屬絲網疊加構成的網狀結構，該催化劑組的邊緣呈扁平狀。
所述的催化劑組外緣依爐體內壁形狀構建，包括圓形或六角形。
所述的催化劑組外緣與爐體內壁緊配合固定。
所述的催化劑組底部設有支撐網，該支撐網呈與催化劑組相對應的鈹褶狀。
所述的金屬絲網為平編或針織結構。
所述的壓環壓在催化劑組的扁平狀邊緣上。
與現有技術相比，本實用新型對單位面積催化表面反應強度進行控制，減少因 此而造成貴金屬的揮發，進而能夠提高轉化效率，延長催化劑使用時間，減少貴金 屬流失，降低生產成本。


圖1是安裝本實用新型催化劑組的氨氧化爐的剖視圖2是本實用新型催化劑組的剖視結構示意圖3是本實用新型催化劑組一實施例的俯視圖4是本實用新型催化劑組另一實施例的俯視圖5是本實用新型催化劑組再一實施例的側視示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。 本實用新型關注於催化劑組的加工和在氧化過程中的反應，尤其是使用在氨氧 化生產硝酸和氨反應生產氫氰酸中。硝酸生產的通常流程是，氨與空氣以適合的比 例混合後通過催化劑組，催化劑組一般是網狀用以將氨氧化成為一氧化氮。這些通 過催化劑組的氣體被冷卻並進一步與補充的空氣和水來生產硝酸。在這種情況下，催化劑或催化的實體是鉑或以鉑為基礎的合金，最普遍的是鉑和銠的合金。這種催
化網為平編/針織結構，比如絲線直徑為0.076mm的針織催化網。這種催化網的
絲是由鉑合金錠子加工而成再將絲線編織成網。加工這種催化網較為昂貴且耗時，
所以使用中儘可能的延長它的使用時間。在本實用新型之前附圖中提到和解釋的連 接形式，其中有數個部分，整個催化劑組由一層以上的金屬絲網組成，每層都有廣
闊的孔狀表面，然後彼此之間緊密的固定在一起並加工出非平面的波紋狀結構。本 實用新型的催化劑組示意圖請參考圖1。
見圖l，編號IO表示氧化爐或反應釜，12表示供氨和空氣流動通過的內部空 間，然後是含有起催化作用的催化劑組14，催化劑組14由一組固定好的多層金屬 絲網22組成，表面形成一系列的皺褶狀結構28和呈扁平的邊緣結構30。催化劑 組14安裝在捕集網16的上部，然後底部由金屬支撐架20支撐。催化劑組14與捕 集網16緊密安裝在一起並用壓環18安放在金屬絲網22頂部的外緣部分30。因此 反應中氣體首先接觸催化劑組14然後通過捕集網16和支撐結構20最後經過後續 的工藝過程生成最終的產品。
參考圖2，金屬絲網22加工成皺褶結構28，這樣具有波浪形狀的表面從而達 到催化劑組14擁有高效的反應表面，這樣對比平面結構的催化網至少是1.6倍的 表面積，通常是在1.6 1.7倍之間。外邊緣30是被加工成扁平結構的邊，內側則是 絲網層22彼此安裝在一起。這個扁平的邊結構同樣也起到催化劑組14的安全底座 的作用，它將在壓環18的下方(見圖1)這樣就可以避免氣體短路同時避免在反 應過程中產生非預期的副反應而產生副產物。在實踐中為了適合於不同尺寸的壓 環，這個扁平的外緣通常為10 40mm寬。當然，這個提供的尺寸僅作為一個例子，
這完全取決於催化劑組在安裝中的要求所決定的。
同樣舉另外一個例子，催化劑組14中的絲網層22 —般是由絲線直徑在
0.13 0.06mm的金屬絲編織而成，絲網目數的範圍在526 1024孑L/平方釐米。催化 劑組是由各自擁有皺褶狀結構的絲網固定在一起，或是多層的絲網彼此相連加工成 一個整體然後再外緣處固定。因此本實用新型的總體示意圖請見圖1，催化劑組中 的絲網層表面有著緊密地皺褶狀結構，請參見用以補充說明的剖面結構圖——圖 2，可以看到這時由多層的絲網共同組成並固定在一起。
金屬絲網所使用的催化合金在前文中已有所提及，催化劑組是用於氨的氧化過 程，主要含有鉑或是說以鉑為主要金屬元素的合金。在本實用新型中適用的合金括鉑銠合金，鉑銠鈀合金。有許多各種各樣的鉑合金用於加工催化網，事實上本實 用新型也不僅僅局限於這些確定的合金。
這些含有鉑和銠的合金被用在氨氧化生產硝酸過程中，根據以往的經驗在這個 過程中會形成大量的氧化銠。本實用新型另外一個優勢就是減少氧化銠的形成使其 更加經濟的運行。
見圖1，可以看到本實用新型中的催化劑組也包括一個支撐網24緊密地安裝 在催化劑組14氣流的下端。這個支撐網由多種不同的金屬組成，可以有很好的強 度和硬度以保證催化劑組在反應中的位置。因此這種支撐網的合金成分是為人所熟 知的，例如在市場上銷售的高溫熱電阻合金，其中含有10~30%的鉻，1~10%的鋁， 0~0.5%的碳其餘由鐵來構成；或是一種特殊的合金含有5%的鋁，21%的鉻其餘由 鐵來構成；其他市場上銷售的合金如坎薩爾斯或梅格派爾等鎳鉻鐵合金；或單純的
鎳鉻合金和不鏽鋼。
現在請參考圖3和圖4，這裡描述了本實用新型中催化劑組的不同形狀。圖3 中是圓形輪廓的；圖4中是六邊形輪廓，這二個附圖具有一定的代表性，這表示催 化劑組的四周可以加工成任何形狀這完全取決於安裝催化劑組的氧化爐的內部形 狀。
本實用新型的催化劑組是由一組有皺褶形狀金屬絲網共同組成一個統一的波 紋狀結構，然後沿著外緣將每層金屬絲網疊放起來，最後在扁平的邊緣固定在一起。 因此這些多孔的含有起催化作用物質的絲網——見絲網22，與有著相同外緣或周 長的平面結構的絲網相比在氣流通過時會接近於2倍的接觸表面積。這些絲網是被 放置在皺褶機中通過二個連鎖輥輪來加工成波紋狀的表面，請見圖2。
在波紋結構成型後，這些有皺褶的金屬絲網根據其在氧化爐中安裝尺寸將邊緣 裁減成適合的大小，然後用熱壓法或點焊的方式將金屬絲網的邊緣加工成扁平的形 狀，它的寬度與安裝時用於固定催化劑組的壓環尺寸相對應， 一般在50mm以內。 如果這些金屬絲網是被加工成一個整體，金屬絲網的邊緣就已經是扁平結構並被嵌 在一起，然後用熱壓法或點焊的方式將這些絲網的邊緣固定起來最終形成一個整 體。
為進一步使本實用新型具體化，催化劑組可以被加工成一個整體四周被扁平結 構的邊緣所包圍，見圖5。因此，催化劑組14是由頂層的絲網32與底層的絲網34 以及其他的成分類似的獨立絲網22共同組成。為有助於催化劑組在使用過程中的順利進行一般會對金屬絲網進行活化，活化過程最好是在成型前進行。
本實用新型是對氨反應生產硝酸或氫氰酸過程的一種延伸，是氣相的氨通過裝 有催化劑的氧化爐的過程，所指的催化劑就是本實用新型的催化劑組。
權利要求1.一種高效氨氧化爐組件，包括壓環、催化劑組、捕集網、支撐架，所述的爐體上部設有供氨氣和空氣流動通過的內部空間，所述的壓環壓設在催化劑組上，所述的催化劑組設在捕集網上，所述的捕集網設在支撐架上，其特徵在於，所述的催化劑組是由多層皺褶狀金屬絲網疊加構成的網狀結構，該催化劑組的邊緣呈扁平狀。
2. 根據權利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特徵在於，所述的催化劑組外緣依爐體內壁形狀構建，包括圓形或六角形。
3. 根據權利要求1或2所述的高效氨氧化爐組件，其特徵在於，所述的催化劑組外緣與爐體內壁緊配合固定。
4. 根據權利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特徵在於，所述的催化劑組底部設有支撐網，該支撐網呈與催化劑組相對應的皺褶狀。
5. 根據權利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特徵在於，所述的金屬絲網為平編或針織結構。
6. 根據權利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特徵在於，所述的壓環壓在催化劑組的扁平狀邊緣上。
專利摘要本實用新型涉及一種高效氨氧化爐組件，包括壓環、催化劑組、捕集網、支撐架，所述的爐體上部設有供氨氣和空氣流動通過的內部空間，所述的壓環壓設在催化劑組上，所述的催化劑組設在捕集網上，所述的捕集網設在支撐架上，所述的催化劑組是由多層皺褶狀金屬絲網疊加構成的網狀結構，該催化劑組的邊緣呈扁平狀。與現有技術相比，本實用新型對單位面積催化表面反應強度進行控制，減少因此而造成貴金屬的揮發，進而能夠提高轉化效率，延長使用時間，減少貴金屬流失，降低生產成本。
文檔編號C01B21/38GK201424375SQ200820157210
公開日2010年3月17日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年12月16日
發明者喬納森·蘭德, 施小鋼, 邱躍巖 申請人:上海賀利氏工業技術材料有限公司