專利名稱：一種高效氨氧化爐組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氨氧化生產(chǎn)硝酸和氨還原合成氫氰酸的化學(xué)產(chǎn)生過程，尤其涉 及一種高效氨氧化爐組件。
背景技術(shù)：
目前硝酸工業(yè)所使用的工藝流程為奧斯特瓦爾德(Ostwald)工藝，具體要點(diǎn)
為氨氣與空氣按一定的比例混合后通過鉑基網(wǎng)狀催化劑，并在催化劑表面進(jìn)行氧 化反應(yīng)，反應(yīng)溫度根據(jù)裝置的不同在800-95(TC之間，通過以上反應(yīng)氨氣主要被氧 化生成一氧化氮(NO)。 一氧化氮在后續(xù)流程中與過量的氧氣(02)生成二氧化氮
(N02)，并與純水反應(yīng)最終生成硝酸(HN03)。
氫氰酸工業(yè)主要有三種不同的工藝流程，本實(shí)用新型適用于安德盧梭
(Andrussow)工藝流程，具體要點(diǎn)為空氣，甲烷和氨氣按一定比例混合后通過 鉑合金網(wǎng)狀催化劑最終生成氫氰酸(HCN)的過程，催化劑反應(yīng)溫度維持在 1000-1200 。C之間。
在以上生產(chǎn)中，鉬合金網(wǎng)狀催化劑是必不可缺的重要部分，從鉑合金網(wǎng)狀催化 劑問世以來就圍繞著如何提高轉(zhuǎn)化效率，延長(zhǎng)催化劑使用壽命和減少貴金屬的揮發(fā) 做出了一系列的改進(jìn)，如專利號(hào)97115266.7——《氨氧化用鉑基合金及其制得的 高強(qiáng)催化網(wǎng)》，通過改變合金成分對(duì)鉑合金網(wǎng)狀催化劑的改進(jìn)；專利號(hào) 200510048642.X——《氨氧化用鉑合金針織催化網(wǎng)》，通過增加合金成分同時(shí)改變 編織方法的方式來改進(jìn)鉑合金催化網(wǎng)。
以上的各種技術(shù)革新對(duì)鉑合金網(wǎng)狀催化劑的發(fā)展起到了推進(jìn)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(yīng)過程中的揮發(fā)，進(jìn)而限制了反應(yīng)效率 的提高，和使用時(shí)間/生產(chǎn)成本的降低
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可提高 轉(zhuǎn)化效率、延長(zhǎng)催化劑使用時(shí)間、減少貴金屬流失、降低生產(chǎn)成本的高效氨氧化爐 組件。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種高效氨氧化爐組件，包括壓環(huán)、催化劑組、捕集網(wǎng)、支撐架，所述的爐體 上部設(shè)有供氨氣和空氣流動(dòng)通過的內(nèi)部空間，所述的壓環(huán)壓設(shè)在催化劑組上，所述 的催化劑組設(shè)在捕集網(wǎng)上，所述的捕集網(wǎng)設(shè)在支撐架上，其特征在于，所述的催化 劑組是由多層皺褶狀金屬絲網(wǎng)疊加構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(nèi)壁形狀構(gòu)建，包括圓形或六角形。
所述的催化劑組外緣與爐體內(nèi)壁緊配合固定。
所述的催化劑組底部設(shè)有支撐網(wǎng)，該支撐網(wǎng)呈與催化劑組相對(duì)應(yīng)的鈹褶狀。
所述的金屬絲網(wǎng)為平編或針織結(jié)構(gòu)。
所述的壓環(huán)壓在催化劑組的扁平狀邊緣上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型對(duì)單位面積催化表面反應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行控制，減少因 此而造成貴金屬的揮發(fā)，進(jìn)而能夠提高轉(zhuǎn)化效率，延長(zhǎng)催化劑使用時(shí)間，減少貴金 屬流失，降低生產(chǎn)成本。


圖1是安裝本實(shí)用新型催化劑組的氨氧化爐的剖視圖2是本實(shí)用新型催化劑組的剖視結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型催化劑組一實(shí)施例的俯視圖4是本實(shí)用新型催化劑組另一實(shí)施例的俯視圖5是本實(shí)用新型催化劑組再一實(shí)施例的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 本實(shí)用新型關(guān)注于催化劑組的加工和在氧化過程中的反應(yīng)，尤其是使用在氨氧 化生產(chǎn)硝酸和氨反應(yīng)生產(chǎn)氫氰酸中。硝酸生產(chǎn)的通常流程是，氨與空氣以適合的比 例混合后通過催化劑組，催化劑組一般是網(wǎng)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并進(jìn)一步與補(bǔ)充的空氣和水來生產(chǎn)硝酸。在這種情況下，催化劑或催化的實(shí)體是鉑或以鉑為基礎(chǔ)的合金，最普遍的是鉑和銠的合金。這種催
化網(wǎng)為平編/針織結(jié)構(gòu)，比如絲線直徑為0.076mm的針織催化網(wǎng)。這種催化網(wǎng)的
絲是由鉑合金錠子加工而成再將絲線編織成網(wǎng)。加工這種催化網(wǎng)較為昂貴且耗時(shí)，
所以使用中盡可能的延長(zhǎng)它的使用時(shí)間。在本實(shí)用新型之前附圖中提到和解釋的連 接形式，其中有數(shù)個(gè)部分，整個(gè)催化劑組由一層以上的金屬絲網(wǎng)組成，每層都有廣
闊的孔狀表面，然后彼此之間緊密的固定在一起并加工出非平面的波紋狀結(jié)構(gòu)。本 實(shí)用新型的催化劑組示意圖請(qǐng)參考圖1。
見圖l，編號(hào)IO表示氧化爐或反應(yīng)釜，12表示供氨和空氣流動(dòng)通過的內(nèi)部空 間，然后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(wǎng)22組成，表面形成一系列的皺褶狀結(jié)構(gòu)28和呈扁平的邊緣結(jié)構(gòu)30。催化劑 組14安裝在捕集網(wǎng)16的上部，然后底部由金屬支撐架20支撐。催化劑組14與捕 集網(wǎng)16緊密安裝在一起并用壓環(huán)18安放在金屬絲網(wǎng)22頂部的外緣部分30。因此 反應(yīng)中氣體首先接觸催化劑組14然后通過捕集網(wǎng)16和支撐結(jié)構(gòu)20最后經(jīng)過后續(xù) 的工藝過程生成最終的產(chǎn)品。
參考圖2，金屬絲網(wǎng)22加工成皺褶結(jié)構(gòu)28，這樣具有波浪形狀的表面從而達(dá) 到催化劑組14擁有高效的反應(yīng)表面，這樣對(duì)比平面結(jié)構(gòu)的催化網(wǎng)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(jié)構(gòu)的邊，內(nèi)側(cè)則是 絲網(wǎng)層22彼此安裝在一起。這個(gè)扁平的邊結(jié)構(gòu)同樣也起到催化劑組14的安全底座 的作用，它將在壓環(huán)18的下方(見圖1)這樣就可以避免氣體短路同時(shí)避免在反 應(yīng)過程中產(chǎn)生非預(yù)期的副反應(yīng)而產(chǎn)生副產(chǎn)物。在實(shí)踐中為了適合于不同尺寸的壓 環(huán)，這個(gè)扁平的外緣通常為10 40mm寬。當(dāng)然，這個(gè)提供的尺寸僅作為一個(gè)例子，
這完全取決于催化劑組在安裝中的要求所決定的。
同樣舉另外一個(gè)例子，催化劑組14中的絲網(wǎng)層22 —般是由絲線直徑在
0.13 0.06mm的金屬絲編織而成，絲網(wǎng)目數(shù)的范圍在526 1024孑L/平方厘米。催化 劑組是由各自擁有皺褶狀結(jié)構(gòu)的絲網(wǎng)固定在一起，或是多層的絲網(wǎng)彼此相連加工成 一個(gè)整體然后再外緣處固定。因此本實(shí)用新型的總體示意圖請(qǐng)見圖1，催化劑組中 的絲網(wǎng)層表面有著緊密地皺褶狀結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參見用以補(bǔ)充說明的剖面結(jié)構(gòu)圖——圖 2，可以看到這時(shí)由多層的絲網(wǎng)共同組成并固定在一起。
金屬絲網(wǎng)所使用的催化合金在前文中已有所提及，催化劑組是用于氨的氧化過 程，主要含有鉑或是說以鉑為主要金屬元素的合金。在本實(shí)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于加工催化網(wǎng)，事實(shí)上本實(shí) 用新型也不僅僅局限于這些確定的合金。
這些含有鉑和銠的合金被用在氨氧化生產(chǎn)硝酸過程中，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)在這個(gè) 過程中會(huì)形成大量的氧化銠。本實(shí)用新型另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是減少氧化銠的形成使其 更加經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
見圖1，可以看到本實(shí)用新型中的催化劑組也包括一個(gè)支撐網(wǎng)24緊密地安裝 在催化劑組14氣流的下端。這個(gè)支撐網(wǎng)由多種不同的金屬組成，可以有很好的強(qiáng) 度和硬度以保證催化劑組在反應(yīng)中的位置。因此這種支撐網(wǎng)的合金成分是為人所熟 知的，例如在市場(chǎng)上銷售的高溫?zé)犭娮韬辖?，其中含?0~30%的鉻，1~10%的鋁， 0~0.5%的碳其余由鐵來構(gòu)成；或是一種特殊的合金含有5%的鋁，21%的鉻其余由 鐵來構(gòu)成；其他市場(chǎng)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
鎳鉻合金和不銹鋼。
現(xiàn)在請(qǐng)參考圖3和圖4，這里描述了本實(shí)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(gè)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于安裝催化劑組的氧化爐的內(nèi)部形 狀。
本實(shí)用新型的催化劑組是由一組有皺褶形狀金屬絲網(wǎng)共同組成一個(gè)統(tǒng)一的波 紋狀結(jié)構(gòu)，然后沿著外緣將每層金屬絲網(wǎng)疊放起來，最后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(zhì)的絲網(wǎng)——見絲網(wǎng)22，與有著相同外緣或周 長(zhǎng)的平面結(jié)構(gòu)的絲網(wǎng)相比在氣流通過時(shí)會(huì)接近于2倍的接觸表面積。這些絲網(wǎng)是被 放置在皺褶機(jī)中通過二個(gè)連鎖輥輪來加工成波紋狀的表面，請(qǐng)見圖2。
在波紋結(jié)構(gòu)成型后，這些有皺褶的金屬絲網(wǎng)根據(jù)其在氧化爐中安裝尺寸將邊緣 裁減成適合的大小，然后用熱壓法或點(diǎn)焊的方式將金屬絲網(wǎng)的邊緣加工成扁平的形 狀，它的寬度與安裝時(shí)用于固定催化劑組的壓環(huán)尺寸相對(duì)應(yīng)， 一般在50mm以內(nèi)。 如果這些金屬絲網(wǎng)是被加工成一個(gè)整體，金屬絲網(wǎng)的邊緣就已經(jīng)是扁平結(jié)構(gòu)并被嵌 在一起，然后用熱壓法或點(diǎn)焊的方式將這些絲網(wǎng)的邊緣固定起來最終形成一個(gè)整 體。
為進(jìn)一步使本實(shí)用新型具體化，催化劑組可以被加工成一個(gè)整體四周被扁平結(jié) 構(gòu)的邊緣所包圍，見圖5。因此，催化劑組14是由頂層的絲網(wǎng)32與底層的絲網(wǎng)34 以及其他的成分類似的獨(dú)立絲網(wǎng)22共同組成。為有助于催化劑組在使用過程中的順利進(jìn)行一般會(huì)對(duì)金屬絲網(wǎng)進(jìn)行活化，活化過程最好是在成型前進(jìn)行。
本實(shí)用新型是對(duì)氨反應(yīng)生產(chǎn)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(shí)用新型的催化劑組。
權(quán)利要求1.一種高效氨氧化爐組件，包括壓環(huán)、催化劑組、捕集網(wǎng)、支撐架，所述的爐體上部設(shè)有供氨氣和空氣流動(dòng)通過的內(nèi)部空間，所述的壓環(huán)壓設(shè)在催化劑組上，所述的催化劑組設(shè)在捕集網(wǎng)上，所述的捕集網(wǎng)設(shè)在支撐架上，其特征在于，所述的催化劑組是由多層皺褶狀金屬絲網(wǎng)疊加構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該催化劑組的邊緣呈扁平狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特征在于，所述的催化劑組外緣依爐體內(nèi)壁形狀構(gòu)建，包括圓形或六角形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效氨氧化爐組件，其特征在于，所述的催化劑組外緣與爐體內(nèi)壁緊配合固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特征在于，所述的催化劑組底部設(shè)有支撐網(wǎng)，該支撐網(wǎng)呈與催化劑組相對(duì)應(yīng)的皺褶狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特征在于，所述的金屬絲網(wǎng)為平編或針織結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效氨氧化爐組件，其特征在于，所述的壓環(huán)壓在催化劑組的扁平狀邊緣上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高效氨氧化爐組件，包括壓環(huán)、催化劑組、捕集網(wǎng)、支撐架，所述的爐體上部設(shè)有供氨氣和空氣流動(dòng)通過的內(nèi)部空間，所述的壓環(huán)壓設(shè)在催化劑組上，所述的催化劑組設(shè)在捕集網(wǎng)上，所述的捕集網(wǎng)設(shè)在支撐架上，所述的催化劑組是由多層皺褶狀金屬絲網(wǎng)疊加構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該催化劑組的邊緣呈扁平狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型對(duì)單位面積催化表面反應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行控制，減少因此而造成貴金屬的揮發(fā)，進(jìn)而能夠提高轉(zhuǎn)化效率，延長(zhǎng)使用時(shí)間，減少貴金屬流失，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01B21/38GK201424375SQ200820157210
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者喬納森·蘭德, 施小鋼, 邱躍巖 申請(qǐng)人:上海賀利氏工業(yè)技術(shù)材料有限公司