催化剂容纳单元制造技术

一种适用于氨氧化容器中的催化剂容纳单元，其包含：两个同心穿孔构件，所述两个同心穿孔构件用于限定环形空间，在所述环形空间中可放置微粒状催化剂；和安装在所述穿孔构件末端上的工艺流体不能渗透的末端构件，其中一个末端构件延伸穿过所述单元，从而提供封闭端，另一末端构件将所述环形空间封闭，从而提供开口端，通过所述开口端，气体可进入或离开所述单元；以及连接到一个或两个末端构件上的悬挂装置，通过所述悬挂装置可保证所述单元处于反应器内部。最好将所述单元悬挂在贵金属氨氧化丝网填料的下方且所述单元优选含有微粒状氨氧化催化剂或一氧化二氮消除催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂容纳单元本专利技术涉及用于容纳催化剂、尤其是用于氨氧化容器中的催化剂的设备、以及使用这种设备的方法。工业上利用空气实施氨氧化而产生用于制备硝酸的一氧化氮⑴stwald法)，或利用空气和甲烷实施氨氧化而产生氰化氢(Andrussow法)。在两种方法中，将反应物气体进行共混并在高温和高压下通过反应容器，其中放置钼/铑丝网的填料，用于催化所述氧化反应。所述丝网典型地为圆形并支持在框架或篮子上，所述框架或篮子在垂直于气体流过反应器的方向上容纳所述丝网。所述催化剂填料可还包含一个或多个被称作“捕集丝网”的富集钯的丝网，用于捕获挥发的钼。近年来，期望节省钼在催化剂填料中的用量并已经对合并了贵金属丝网和微粒状金属氧化物催化剂两者的催化剂排列进行了试验。WO 99/64352描述了一种方法，其中在高温下将氨和空气的混合物供应至包含单质细丝形式的至少一种贵金属的一种或多种丝网的催化剂中，并将制得的气体混合物通过放置在丝网下方的含微粒状氧化钴的催化剂层。另外，由氨氧化法放出的一氧化二氮(N2O)已经作为潜在的温室气体而处于详细监督之中，且在氨氧化容器中还包括一氧化二氮消除催化剂以作为位于贵金属氨氧化催化剂下面的层。例如，在W099/07638中已经提出，通过在钼丝网催化剂存在下利用空气对氨进行燃烧并将制得的气体通过氨氧化反应器中的一氧化二氮分解催化剂层，所述一氧化二氮分解催化剂包含布置在丝网下方并在热回收装置上方的掺杂有特种金属或金属氧化物的陶瓷。类似地，WO 00/13789描述了一种类似方法，所述方法在氨氧化反应器中的钼丝网之后立即将选自La、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu的金属氧化物用作一氧化二氮分解催化剂。在这些情况中的每种情况中存在问题，在贵金属丝网下方的层中放置微粒状催化剂增大了气体流动的阻力。这增大了通过反应容器的压降，由此增大了压缩成本。此外，在高压例如高于7巴表压下运行的方法中，在用于尝试缓解压降问题的薄床中反应物与微粒状催化剂之间的接触时间可能不足。因此，需要提供一种可克服这些问题的催化剂排列。因此，本专利技术提供一种适用于氨氧化容器的催化剂容纳单元，其包含两个同心穿孔构件，所述两个同心穿孔构件限定了环形空间，在所述环形空间中放置微粒状催化剂；和安装在所述穿孔构件末端上的工艺流体不能渗透的末端构件，其中一个末端构件延伸穿过所述单元，从而提供封闭端，另一末端构件将所述环形空间封闭，从而提供开口端，通过所述开口端，气体可进入或离开所述单元；以及连接到一个或两个末端构件上的悬挂装置，通过所述悬挂装置可保证所述单元处于反应器内部。因此，所述催化剂容纳单元提供了一种使得气体径向通过微粒状催化剂的装置。 然而，据我们了解，径向流反应器是已知的，均不包含其中末端构件充当悬挂装置的催化剂容纳单元，通过所述悬挂装置保证所述单元处于反应器内部。此外，据我们了解，至今未将径向流催化剂床结构用于氨氧化容器中。放射状流动排列使得微粒状催化剂体积相同时压降降低或压降相同时催化剂的量增加，由此为操作者提供了更大的操作灵活性和降低的压缩成本。所述穿孔构件可适当地为具有足以容纳催化剂的结构和强度的圆柱形网、或为具有多个孔口的板。可使用圆柱形钢质网。术语“钢质”是指合适的高温稳定合金，包括非狗基合金例如M基材料。在优选实施方案中，一个或两个穿孔构件包含一个或多个钼催化剂丝网，和/或一个或多个钯捕集丝网。其具有的优势在于，用于制备穿孔构件的贵金属丝网可以为矩形，因此在制造中比相同表面积的圆形贵金属丝网产生更少的浪费。可使用多种催化剂和或捕集器和或钢质丝网，它们可以相同或不同。所述末端构件可适当地由钢板制成并优选以可拆卸的方式安装到穿孔构件上，从而允许装载和卸载催化剂。在穿孔构件为圆柱形的情况中，所述封闭的末端构件可以是直径至少为外部穿孔构件直径的圆，且所述开口末端构件可以为利用中心孔成形的环，所述中心孔的直径至多等于内部穿孔构件的直径。可以将所述悬挂装置连接到一个或两个末端构件上。优选地，通过对形成所述单元的开口端的末端构件进行延伸来提供所述悬挂装置。当在反应器内放置所述单元时，还可以将末端构件倾斜，从而以期望的方式引导气体流过容纳单元。另外，还可在所述单元上提供挡板以引导气体径向流过催化剂。例如，可在封闭的末端构件上放置锥形挡板。所述气体可向内径向地(即从单元的外围向其中心)、或向外径向地(即从中心区域向外围)的方式流过容纳单元。为了简化设计，优选向外径向流动。在此情况中，期望挡板充当隔热屏并防止离开所述单元的热气体直接与氨氧化容器的内壁直接接触。通过容器的流动可以为向上流动或向下流动。所述微粒催化剂优选为氨氧化催化剂、一氧化二氮消除催化剂、或它们的混合物或层状组合物。应理解，如果需要，可使用额外的穿孔构件以在容纳单元内将微粒状催化剂层分隔开。所述微粒状催化剂优选为成形单元的形式，例如丸、球、环、圆柱体、多孔挤出物等，其可以为叶状或凹槽状，其具有1. 5 20mm、特别是3 IOmm的最大和最小尺寸。成形单元的长宽比即最大尺寸与最小尺寸之比优选小于2。在一个实施方案中，所述微粒状催化剂为氨氧化催化剂。所述氨氧化催化剂可以为钼族金属催化剂，其可以是负载的，例如Mi-和/或Ir-基催化剂，或可以是或包含基底金属或基底金属氧化物，尤其是在基底金属为过渡金属或稀土金属的情况中，且可例如包含铁、镍、铜、钴、镁、银、或负载的钼、钯或钌中的一种或多种。所述催化剂还可以为一种或多种基底金属与一种或多种贵金属的混合物。因此，适用于本专利技术的氨氧化催化剂包括含钴和不含钴的氨氧化催化剂和这些催化剂的混合物。这些中包括Au ；负载的PGM催化剂； La2O3 ；任选地具有少量Li2O的Co3O4 ；某些尖晶石如CoAl2O4 ；某些取代的ABO3材料；某些钙钛矿如LaCoO3,包括通过例如Sr或Ce对A位进行部分取代(例如高达20mol % )的、或利用例如Cu对B位进行部分取代(例如高达50mol % )的LaCoO3 ；La2CoO4 ；负载在氧化铝、氧化钍、氧化铈、氧化锌或氧化钙上的Co3O4 ；通过稀土元素或钍促进并任选地含有Mn、Fe、Mg、 Cr或Nb的氧化物中的一种或多种的Co3O4或Bi2O3 ；具有在载体上的Pt的CoOx。在优选实施方案中，使用催化剂容纳单元来容纳微粒状一氧化二氮消除催化剂。 所述一氧化二氮分解催化剂可以为负载的金属、纯金属氧化物或混合金属氧化物或沸石体系(例如在 Kapteijn 等人，Applied Catalysis B Environmental，9 (1996) 25-64 页的 30-32页和本文中提供的文献中所述的那些物质)。可用于本专利技术中的负载的金属一氧化二氮消除催化剂包括位于碱土金属如镁(Mg)或钙(Ca)的氧化物、氧化铝、二氧化硅、氧化钛或氧化锆的成形单元上的铑、钌、钯、铬、钴、镍、铁和铜中的一种或多种。担载在负载的金属一氧化二氮分解催化剂中的金属取决于金属的活性和所使用载体的本性。金属担载量可以为以下但可大于20wt%。负载的金属催化剂可在反应条件下在载体上形成氧化物相。因此，合适的一氧化二氮分解催化剂包括铑(Rh)、铱(Ir)、钴(Co)、铁(Fe)、镍(Ni)、铜 Cu(II)、镧(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种适用于氨氧化容器中的催化剂容纳单元，其包含：两个同心穿孔构件，所述两个同心穿孔构件限定了环形空间，在所述环形空间中可放置微粒状催化剂；和安装在所述穿孔构件末端上的工艺流体不能渗透的末端构件，其中一个末端构件延伸穿过所述单元，从而提供封闭端，另一末端构件将所述环形空间封闭，从而提供开口端，通过所述开口端，气体可进入或离开所述单元；以及连接到一个或两个末端构件上的悬挂装置，通过所述悬挂装置可保证所述单元处于反应器内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·罗，
申请(专利权)人：约翰森·马瑟公开有限公司，
类型：发明
国别省市：GB