Катализаторные сетки из сплава ПлРд 92.5-7.5: платино-родиевые системы для окисления аммиака
Сетки катализаторные из благородных металлов ПлРд 92.5-7.5 — тканые полотна на основе бинарного сплава платины (92,5 %) и родия (7,5 %), применяемые в качестве каталитических систем в реакторах окисления аммиака по методу Оствальда. Сплав данной композиции соответствует маркировке PtRh7,5 и используется в узлах конверсии аммиака агрегатов производства азотной кислоты и гидроксиламина. Родиевая добавка повышает жаростойкость и механическую стабильность плетения при рабочих температурах 850–920 C, снижая потери платины за счёт уноса с газовым потоком.
Конструктивные и технические параметры
Полотно изготавливается из проволоки диаметром 0,06–0,09 мм, плетение — полотняное с ячейкой 0,18–0,25 мм. Катализаторный пакет собирается из 8–24 сеток, уложенных послойно в реакторе конверсии. Удельная поверхность катализатора достигает 1,8–2,4 м/г, что обеспечивает степень конверсии аммиака 94–96 % при времени контакта 110–210 с.
| Параметр | Значение | Единица | Условие | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Состав сплава | Pt 92,5 / Rh 7,5 | % масс. | — | бинарная система |
| Диаметр проволоки | 0,06–0,09 | мм | после волочения | допуск 0,002 мм |
| Размер ячейки | 0,18–0,25 | мм | в свету | полотняное плетение |
| Рабочая температура | 850–920 | C | зона конверсии | окислительная среда |
| Давление процесса | 0,7–1,0 | МПа | агрегат АК | среднее давление |
| Степень конверсии | 94–96 | % | NH NO | при времени контакта 1,510 с |
Условия эксплуатации и деградация
Катализаторные сетки ПлРд 92.5-7.5 работают в окислительной атмосфере аммиачно-воздушной смеси с объёмной долей NH 10–11,5 %. Основной механизм износа — унос платины в виде летучего оксида PtO с последующей потерей родия. Потери благородных металлов составляют 0,05–0,12 г на тонну выработанной азотной кислоты. Регенерация пакета проводится методом кислотного травления с возвратом металла в производственный цикл.
Для снижения уноса применяют двух- или трёхслойные компоновки: верхние сетки — с повышенным содержанием родия, нижние — с добавкой палладия или иридия. Ловушечные сетки из золото-палладиевого сплава устанавливаются под основным пакетом и улавливают до 30–40 % унесённой платины.
Области применения
- Агрегаты производства неконцентрированной азотной кислоты УКЛ-7, АК-72, АК-72М.
- Реакторы окисления аммиака в системах получения гидроксиламина и капролактама.
- Установки нейтрализации нитрозных газов в цехах азотной кислоты.
- Каталитические системы в производстве синильной кислоты по Андруссову.
- Лабораторные и пилотные реакторы конверсии аммиака с регулируемой температурой.
Нормативные документы и маркировка
- ГОСТ 18389-73 — проволока из благородных металлов и сплавов.
- ТУ на сетки катализаторные из сплавов платиновой группы.
- Маркировка сплава — PtRh7,5 по ISO 9202.
- Контроль состава — атомно-эмиссионная спектрометрия.
- Испытания на разрывное усилие — не менее 350 МПа для проволоки 0,07 мм.
Вопросы и ответы
Чем обусловлено содержание родия 7,5 % в сплаве ПлРд 92.5-7.5?
Родий в количестве 7,5 % обеспечивает оптимальный баланс между каталитической активностью платины и стойкостью плетения к высокотемпературной ползучести. При меньшем содержании родия сетки быстрее деформируются, при большем — снижается начальная активность и растёт стоимость пакета.
Какой ресурс работы катализаторного пакета из сеток ПлРд 92.5-7.5?
При рабочей температуре 880–900 C и давлении 0,8 МПа ресурс составляет 12–18 месяцев непрерывной эксплуатации. Кампания ограничивается механической деградацией плетения и накоплением потерь платины, после чего проводится перешихтовка или замена пакета.
Возможна ли регенерация отработанных сеток?
Да, отработанные сетки направляются на аффинаж: кислотное растворение с последующим выделением платины и родия. Возврат металла в производство сеток достигает 95–98 % от исходной массы.
Как подбирается число сеток в пакете?
Количество сеток определяется требуемой степенью конверсии и гидравлическим сопротивлением реактора. Типовой пакет — 12–16 сеток, для агрегатов повышенной мощности — до 24. Увеличение числа сеток свыше оптимального повышает потери платины без прироста конверсии.
