催化燃烧器的工艺选择及其催化剂应用

第29卷第6期 2006年 06月 工 Vo1．29 Na6 J'un． 2006 评价。 催化燃烧器的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 选择及其催化剂应用 闰继红 ，赵凤鸣 (1．天津大学管理学院，天津 300072；2．沧 rt大化股份有限公司，河北 沧州 061000) [摘 要]介绍了沧州大化稀硝酸尾气处理装置——催化燃烧器 4种不同的工艺选择及其催化剂 X-345的物理性质及效果 [关键词]X-345；催化燃烧器；工艺选择；效果评价 [中图分类号]TQ 314．24 2 [文献标识码]B [文章编号]1003—5095(2006)06—0038—02 对于硝酸装置而言，尾气处理是一个相当重要 的环节，决定一套稀硝酸装置能否正常经济运行。沧 州大化股份有限公司的稀硝酸 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 采用全中压法生 产工艺，并对尾气处理设备——催化燃烧器进行了 工艺 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 改造，旨在环境保护和经济运行。催化燃烧 器的作用有 2个：一是选用一种合适的催化剂通过 某个化学反应或燃烧反应放出的热量提高硝酸尾气 温度，使高温硝酸尾气去膨胀机做功，减少 2．5 MPa 蒸气消耗；二是在该催化剂作用下能使硝酸尾气中 的N0 含量降低，以使放空尾气 N0 含量达到环保要 求。本文简要介绍催化燃烧器的4种不同的工艺选 择和催化剂 X一345的物理性质和效果评价。 1 催化燃烧器的 4种不同工艺选择 催化燃烧器的工艺选择有 4种，选取不同的工 艺对其催化器的选择起着决定性的作用，因为在不 同的工艺中催化燃烧器的反应机理不同，无论是物 理反应，还是化学反应，应均能满足提高尾气温度和 降低 N0 含量两个工艺条件。我们选择不同工艺的 依据有 3条：(1)能够满足提高尾气温度和降低 N0 含量两个工艺条件；(2)我公司应能提供持续稳定 的燃烧气源且化学性能稳定可靠，以利于该装置的 安全操作；(3)能够最大限度地节约能源，以利于该 装置的经济性运行。 以上这 3个原则确定催化燃烧器的反应工艺，然 后根据工艺情况选择适宜的催化剂及其催化技术。 (1)天然气 (NG)和尾气 (02％=2．9 V％)混合进 入催化燃烧器，利用反应燃烧热升温。 (2)天然气 (NG)和空气混合进入催化燃烧器 [收稿 日期]2006—04一l1 [作者简介]闫继红 (1971一)，女，硕士研究生，研究方向为工 业 工程 。 生成的工艺气与尾气 (02％=2．9 V％)(3)氢气和尾 气 (02％--2．9 V％)混合进入催化燃烧器，利用化学反 应热升温。 (4)合成弛放气 (H2％：70 V％；N2％--30 V％)与尾 气 (02％=2．9 V％)混合进入催化燃烧器，利用化学反 应热升温。 针对我公司天然气资源紧张的现状，利用天然 气做为燃烧气源实施第一、二种工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是有相当 难度的，不符合工艺选择依据的第二条，因而实不足 取，则只有从第三、四种工艺方案中选择。考虑经济 因素，用纯氢气要比用合成弛放气生产成本要高的 多，而合成车间又能够提供含氢量 70％的合成弛放 气，且其反应机理都是在特定催化剂作用下，利用氢 气和氧气的燃烧热升温，而降低N0 含量的工艺要 求和选取特定催化剂的物理性能和作用有关，因此 综合考虑选取第四种方案，而实际上第三种方案亦 是可行的。 2 催化剂 X-345的反应机理和物理特性 2．1 X-345催化剂情况简介 我公司与大连物理化学研究所合作，委托其研 制硝酸尾气燃烧升温用催化剂及其提供技术服务， 研究分析 X-345催化剂在燃烧升温过程的温升情 况，同时进行N0、NH。在高温下对催化剂本身的影响 试验、催化剂的高温稳定性试验等，以能宏观把握 x一345催化剂的物理特性和高温稳定性能。 2．2 x一345催化剂的反应机理 x一345催化剂的反应机理有两个反应。其一是 在 x一345催化剂的催化作用下，合成弛放气中的H 与尾气中的0 发生燃烧放热反应，利用其化学反应 热将尾气温度 由510℃提高至 676．7℃，温升达 (下转第 48页) 维普资讯 http://www.cqvip.com ·48· 河 北 化 工 第 6期 0．8、1．0 mL 0．1 mol／L NaAc，最后用去离子水定容。1号 样作为参照，取508 nm处分光光度计所测数据做图4。 04 ¨ ¨ 1 1j ^ t^ 20 22 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 铁古量 0 001 g／L 图 4 取曲线上两点A(1．416 180 95，0．343 722 628)， B(0．740 669 856，0．174 671 533)求得标准曲线方 程：y=0．250 256 578x-0．010 685 7。 2．1．5 未知溶液中铁的测定 原液铁浓度过高(由厂方提供)，实验时原液经稀 释至原来的 100倍后，1号样作为参照，取 508 nm处 分光光度计测得原液含铁 3．7 14 g／L(平均值)，相 对标准偏差为5．870 1％。 2、2 EDTA滴定法测铁含量 2．2．1 EDTA标准液浓度的标定 称取 0．512 8 g碳酸钙，用 1：1的盐酸溶解后， 溶于250 mL容量瓶中，分别取 3份 25ⅡlL氯化钙溶 液于 3个锥形瓶中，加入适量Mg—NH。缓冲溶液，铬黑 T指示剂和水，用 EDTA滴定使溶液从纯蓝色至酒红 色止。最后测得EDTA浓度为0．044 5 mol／L。 2．2．2 溶液含铁量的测定 将原液稀释为原来的 l0倍并取 25 IllL于锥形瓶 中，调节 pH值至 2左右，加入磺基水杨酸指示剂，用 EDTA 3次反复滴定锥形瓶中试液从紫红色至橘黄色 止，平均消耗EDTA体积为 26．43 mL，测得原液铁的 含量为 26．35 g／L，相对偏差 0．303 6％。 3 结 论 (1)由于硝酸过量，所以亚铁离子不存在。 (2)Fe。 与F-邻二氮菲、EDTA络合的稳定常数分 别是 11．9、11．1、25．1。氯离子对 Fe。 的影响较小，在 此忽略。证明邻二氮菲法测得的铁含量为r络合剩 余的Fe ；EDTA可测得绝大多数的铁离子。 (3)证明了对 Fes 络合稳定性顺序可排序如下 (由强到弱排列)：EDTA>F一≈邻二氮菲>C1一。 (4)分光光度法使用仪器较客观准确，在仅需要 游离铁离子浓度时可使用此方法；EDTA滴定法可测 全部铁离子浓度且操作简便，人为主观为主，颜色判 别误差相对较大从而导致最终浓度误差较大 。 (5)此种测铁含量仪器以EDTA滴定法为基础，检 测颜色应用辨色仪完成，方法较准确。 致谢：十分感谢河北科技大学团委的资助和恩师 王荣耕教授对我们的指导。 [参 考 文 献] [1]姚思童，徐炳辉，靳惠明．Fe3+~Co2+,Ni。 体系离子的分离及其含量 的测定[砌．沈阳工业大学理学院，1998． [2]华东理工大学化学系，四川大学化工学院．分析化学 [砌．高等教育 出版社，2003． [3]曹锡章，宋天佑，王杏乔．无机化学[砌．高等教育出版社，1994，4． [4]华东理工大学化学系，四川大学化工学院．分析化学实验[伽．高等 教育出版社，2003，6． [5]齐国栋，江 波，韩火炜，等．用离子交换树脂回收钼酸根离子、钨酸 根离子的研究[T]．河北化工．2004(9)． (上接第 38页) 166．7℃；其二是在 X-345催化剂的催化作用下，N0 与H。生成N。和H20 (g)，此反应的热效应忽略不计。 其化学反应式为： (1) 2 n2+02 ： 2 n20(g)+Q (2) 2 n2+2 NO = N2 +2 n20(g) 2．3 X-345的物理特性及技术指标 粒径 4—5 mm，使用温度 800℃，使用寿命 1— 2年，温升大于或等于 170℃，燃料气、弛放气、催 化剂对 N0和NH。等有害物质抗毒性能良好。 3 X一345催化剂在生产实践中应用效果评价 X-345催化剂在硝酸装置试运行过程中能够起 到很好的催化作用。1999年 4月 l0—20日硝酸正 常运行时催化燃烧器入口尾气温度 和催化燃烧 器出口尾气温度 的显示结果如表 1。 表 1 越 1 5 § I 8 L／℃ 508 518 503 512 515 507 511 513 T，／℃ 668 675 670 683 673 682 673 678 △ ℃ 160 157 167 171 158 175 162 165 [6]孙凤霞．仪器分析[砌．化学工业出版社 2004，6． 计算其温升的算术平均值△T=164．375℃， 与工艺要求温升 166．7℃ 比较接近，与大连物化 所提供的X一345催化技术所承诺的温升大于或等于 170℃指标，还有一些差距，只有通过提高操作技能 和改进工艺设计或提高催化剂的物理性能来实现。 因此，X-345催化剂在硝酸尾气燃烧器的催化效果 还是比较好的，基本上达到了整个硝酸装置对催化 燃烧器的工艺要求。 综上所述，尽管对于催化燃烧器的工艺选择受 公司能源现状和技术现状的制约，但装置稳定生产 创造效益的出路在于技术创新、技术优化及控制优 化，对催化燃烧器而言，选取不同的工艺方案，就需 要按图索骥，选取适合该方案的催化剂及其工艺技 术。只有把工艺选择和我公司的生产能源现状结合 起来，根据实际情况客观分析，就能找出一条适合我 公司生产发展的工艺路线和工艺技术，这是工艺选 择和技术选择的基本思路。 维普资讯 http://www.cqvip.com