Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

же носителя а-А12 03 участвует в образовании межкристаллитного вещества.

Петрографическим исследованием катализатора ЦЭЧМ-I, приготовленного на обожженной формованной окиси алюминия (описана выше), установлено, что не­ посредственно после приготовления образец катализато­ ра, изготовленного в виде стержня диаметром около 4 мм серого цвета с коричневым оттенком, имеет криптокрнсталлнческое сложение.

При микроскопическом изучении образца установле­ но, что он состоит из желтоватой тонкокристаллической массы, слабо действующей на поляризованный свет, кра­

Суммарный показатель светопреломления основной жел­ товатой массы, равный 1,764, принадлежит к тонкокристаллнческому корунду. Красновато-бурая изотропная фаза, находящаяся в виде мельчайших образований раз­ мером 4 мкм и меньше, а также образующая скопления размером до12 мкм, характеризуется показателем свето­ преломления выше 1,780. Она представляет собой, воз­ можно, окислы металлов низших валентностей, образую­ щих между собой твердые растворы. Темные, непрозрач­ ные в проходящем свете образования довольно равномерно распределенные в образце, также, вероятно, являются окислами металлов низших валентностей. Не

не действующей на поляризованный свет, и характеризу­ ется показателем преломления выше 1,780. Среди основ­ ной массы образца наблюдаются тонко рассеянные тем­ ные непрозрачные образования размером 8—16 мкм.

Можно предположить, что в данном образце произо­ шло восстановление железа и никеля до более низких окислов, образующих между собой твердые растворы, а также твердые растворы с глиноземом.

Вполне вероятно, что частично произошло восстанов­ ление окислов никеля до металлического никеля, находя­ щегося в дисперсном состоянии.

На рентгенограмме обнаружена одна лишь свободная

191

фаза. Отсутствуют линии, свойственные а-А12 0з, Рез04 , MgO, FeMg2 04 , MgFe2 04 , M g A l 2 0 4 . Предполагается, что Fe и Mg образуют с а-А12 0з термически устойчивые шпи­ нели типа минералов.

Катализаторы ЦЭЧМ-1 не спекаются, стойки к за­ грязнениям, обладают высокой термоустойчивостыо, обе­ спечивают получение диссоциированного аммиака с очень малым содержанием остаточного аммиака (0,02— 0,05%) при больших объемных скоростях и низких тем­ пературах (близких к температурам, отвечающим термо­ динамическому равновесию).

Исследованием катализатора группы ЦЭЧМ-1 при объемной скорости 1500 ч - 1 , отнесенной к газообразному аммиаку, установлено, что концентрации аммиака 0,05 и 0,02% достигаются соответственно при температурах 685—700 и 750° С, что близко к найденным (по условиям термодинамического равновесия 627 и 727° С соответст­ венно).

Ниже даются эксплуатационные характеристики ка­ тализаторов группы ЦЭЧМ-1:

объемная скорость, отнесенная к газообразному ам­ миаку, 1500—2000 ч - 1 ; температура в хвостовой части слоя катализатора 750°С; степень разложения 99,95%; срок службы не менее 5 лет.

КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ГАЗОВ ОТ КИСЛОРОДА

Технический азот — побочный продукт кислородных станций на металлургических заводах — нашел широкое

ных агрегатов, а в значительной степени и от эксплуата­ ции этих агрегатов содержание кислорода в техническом азоте колеблется в больших пределах. Чаще всего сред­ нее содержание кислорода в техническом азоте не бывает меньше 3% (в том случае, когда кислород является ос­ новным товарным продуктом кислородной станции). Вре­ менами концентрация кислорода достигает 5% и более. Поскольку содержание кислорода в защитном газе не должно быть больше 0,005%, технический азот подверга­ ют каталитическому гидрированию.

192

Процесс очистки заключается в предварительном сме­ шении диссоциированного аммиака с техническим азо­ том и последующем пропускании смеси через слон ката­ лизатора. Гидрогенизация кислорода протекает по ре­ акции-

В состоянии равновесия парциальное давление кисло­ рода находят из уравнения для kv:

из которого видно, что содержание остаточного кислоро­ да тем меньше, чем выше избыточное содержание водо­ рода в газе.

Поскольку в «бедном» газе минимальная концентра­ ция водорода не бывает ниже 4%, постольку, как это по­

тельны к перегревам. Максимально допустимые темпера­ туры на их поверхности невелики, не должны соответст­ венно превышать 450 и 550° С (что отвечает содержанию кислорода в техническом газе 2,8 и 3,4%)- Использова­ ние этих катализаторов при указанных концентрациях Ог в техническом азоте нерационально, так как это свя­ зано с применением сложных в эксплуатации схем с ре­ циркуляцией готового газа или же с дозировкой водо­ рода.

Катализатор ЦЭЧМ-П, обеспечивающий такую же глубину очистки, как и промышленный палладиевый ка­ тализатор, в отличие от него позволяет процесс очистки вести в одну стадию независимо от содержания кисло­ рода в техническом газе.

Каталитически активными металлами в катализато­ рах ЦЭЧМ-Н являются никель (в некоторых модифика­ циях заменяется кобальтом) и медь в тонкодисперсном состоянии. Высокая термическая устойчивость катализа­ тора достигнута промотированием у-АЬОз.

На рентгенограмме катализатора обнаружены сво­ бодные фазы А12 03 , СиО и NiO дисперсностью АЬОз

153 А, СиО 176 А н NiO 125 А.

Ниже приведены эксплуатационные характеристики для катализатора ЦЭЧМ-П: объемная скорость 3500— 7500 ч - 1 ; рабочие температуры min 170, max 900° С; срок службы 5 лет.

Катализатор ЦЭЧМ-П в течение многих лет успешно применяют на заводах черной металлургии и других от­ раслей п р ом ы шл ен HOCTI i.

в нем бывает низким (около 0,005%)- Поэтому процесс очистки рационально проводить при комнатной темпе­ ратуре на палладпевом катализаторе АП (МРТУ-602- 550—69).

Ряд операций в производстве полупроводников требу­ ет применения азота пли аргона высокой чистоты с ми­ нимальным содержанием примесей, в том числе и водо­ рода. Поскольку очистку от кислорода при строго стехиометрпческом соотношении водорода и кислорода практи­

стки нерационально. Здесь в качестве катализатора сле­ дует применять гранулированную медь. Гранулы полу­ чают формовкой из смеси порошка СиО с каолином. По высоте слоя катализатора во избежание спекания дела­

Процесс следует вести в диапазоне температур 350— 550° С, причем к концу реакции температуру желательно снизить (поскольку реакция протекает с выделением теп­ ла) . Объемная скорость процесса составляет 150— 200 ч-1 .

194