Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Хіміко-технологічний факультет

Кафедра технології неорганічних речовин

та загальної хімічної технології

ЕЛЕКТРОННЕ НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

«Спецрозділи хімічної технології неорганічних речовин 1. Теоретичні основи, технологія і обладнання водопідготовчих і каталітичних процесів»

Розділ «Теоретичні основи, технологія і обладнання каталітичних процесів»

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ

на тему «МАТЕРІАЛЬНІ РОЗРАХУНКИ ВІДДІЛЕННЯ ВИРОБНИЦТВА КАТАЛІЗАТОРУ»

для студентів хіміко-технологічного факультету

спеціальності 8.05130101, 7.05130101 «Хімічні технології неорганічних речовин»

Укладачі: А.Л. Концевой, канд. техн. наук, доцент

К.М. Банюк, асистент

Затверджено на засіданні кафедри ТНР та ЗХТ

Протокол № 1 від 29 серпня 2012 р.

Зав. кафедри, професор

_______________Астрелін І.М.

Зміст

Вступ 3

Завдання на РГР 3

Захист розрахункової роботи 12

Список рекомендованої літератури 14

Вступ

Розрахунково-графічну роботу (РГР) виконують студенти групи, що спеціалізується з технології отримання технічної і питної води.

Розділ «Теоретичні основи, технологія і обладнання каталітичних процесів» призначений для підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня (ОКР) спеціаліст і магістр і викладається для групи студентів, що спеціалізується з технології водопідготовчих процесів. Тобто цей модуль доповнює і розширює світогляд майбутніх фахівців в галузі хімічної технології неорганічних речовин, що істотно відрізняється від обраної спеціалізації.

Модуль покликаний підготовити висококваліфікованого спеціаліста, що володіє основами промислового проектування каталітичних процесів і технології каталізаторів, здатного використовувати свої знання при роботі над дипломною роботою (дипломним проектом) ОКР спеціаліста і магістра з тематики каталітичних досліджень.

Завдання на ргр

Запропонувати технологічну схему та скласти матеріальний баланс відділення виробництва 1 т каталізатору (носія) у відповідності із варіантом. Вибір технологічної схеми необхідно здійснювати шляхом модифікації існуючої типової схеми виробництва каталізатору відповідного типу, або ж постадійного вибору стандартного устаткування, яке використовується на окремих етапах.

Температури термічної обробки та послідовність нанесення компонентів необхідно обрати самостійно, виходячи із температури розкладу відповідних солей збільшеної на 50 °С. Послідовність нанесення компонентів: в першу чергу наноситься компонент із найвищою температурою прожарювання.

Варіант №1

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на носій.

Метод нанесення ‒ одночасне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2 %

Сировина: ,

_,

(45% масових),

.

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Підготовка носія* Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 3 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%)

*Підготовка носія: змішування з пластифікатором (розведена азотна кислота 20% мас.). 10 % кислоти реагує із носієм. Після змішування носій піддають сушінню та прожарюванню.

Варіант №2

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на носій.

Метод нанесення ‒ послідовне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 3 %

Сировина: ,

_.

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 3 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 3 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%)

Варіант №3

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на носій.

Метод нанесення ‒ одночасне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2 %

Сировина: ,

_{, .}

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Підготовка носія* Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 3 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%)

*Підготовка носія: змішування з пластифікатором (розведена азотна кислота 20% мас.). Кислота реагує із частиною носія (1 моль Al₂O₃ – 0,2 моль (100%) HNO₃). Після змішування носій піддають сушінню та прожарюванню.

Варіант №4

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на носій.

Метод нанесення ‒ послідовне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2,5 %

Сировина: ,

_{, .}

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%)

Варіант №5

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на структурований носій.

Метод нанесення ‒ послідовне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 1,5 %

Сировина: ,

синтетичний кордієрит

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування структурованого носія Сушіння (залишкова вологість 3 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,01%)

Варіант №6

Склад носія: ( синтетичний кордієрит)

Тип носія – носій стільникової структури , метод отримання – механічне змішування.

Виробничі втрати 3,5 %

Сировина: тальк ,

каолініт

пластифікатор (19 % мас.)

Для складання загального рівняння отримання кордієриту доцільно формули мінералів представити в оксидній формі.

Загальна схема отримання каталізатору:

Сумісне вологе подрібнення мінералів (вологість 35% мас.) Сушіння (залишкова вологість 14 %) Екструзія Сушіння (залишкова вологість 3 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Подрібнення Змішування з пластифікатором (10% пластифікатору від отриманої маси) Екструзія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,01%)

Варіант №7

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на структурований носій.

Метод нанесення ‒ послідовне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2 %

Сировина: ,

синтетичний кордієрит

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування структурованого носія Сушіння в потоці повітря (залишкова вологість 3,5 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,01%).

Варіант №8

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – осаджений.

Виробничі втрати 1 %

Сировина:

осаджувач ‒

пластифікатор – графіт (2% від маси каталізатору)

Хімічна схема:

• осадження:

;

;

• сушіння – звільнення від гідратованої води;

• прожарювання:

;

;

• відновлення:

.

Загальна схема отримання каталізатору:

Приготування розчинів (вміст води 65 % мас.) Осадження Сушіння (залишкова вологість 3,5 %) Змішування із пластифікатором Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) _{Відновлення нікелю в потоці водню} Охолодження Пасивація для зменшення пірофороності продування в атмосфері азоту з незначним вмістом кисню.

Варіант №9

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений.

Метод нанесення ‒ просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідної солі розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 1 %

Сировина:

носій ‒

пластифікатор – графіт (1% від маси каталізатору)

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2,5 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) _{Змішування з пластифікатором Таблетування}

Варіант №10

Склад каталізатору: - ітрій стабілізований цирконій .

Тип каталізатору – осаджений.

Виробничі втрати 2 %

Сировина:

осаджувач ‒  (10% мас)

Загальна схема отримання каталізатору:

Приготування розчинів (вміст води 70 % мас.) Осадження Відстоювання _{Фільтрування (вміст води 40 %)} Сушіння (залишкова вологість 3,5 %) Формовка Прожарювання (залишкова вологість 0,02%).

Варіант №11

Склад каталізатору: - скандій стабілізований цирконій .

Тип каталізатору – осаджений.

Виробничі втрати 1,5 %

Сировина:

осаджувач ‒  (10% мас)

Загальна схема отримання каталізатору:

Приготування розчинів (вміст води 68 % мас.) Осадження Відстоювання _{Фільтрування (вміст води 42 %)} Сушіння (залишкова вологість 3,0 %) Формовка Прожарювання (залишкова вологість 0,02%).

Варіант №12

Склад каталізатору:

, де

Тип каталізатору – осаджений з наступним спіканням.

Виробничі втрати 1,5 %

Сировина:

осаджувач ‒  (10% мас)

Полівініловий спирт (пороутворювач)

Загальна схема отримання каталізатору:

Приготування розчинів (вміст води 68 % мас.) Осадження Відстоювання _{Фільтрування (вміст води 40 %)} Сушіння (залишкова вологість 2,5 %) Формовка Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) _{Спікання з Охолодження Відновлення в потоці водню.}

Варіант №13

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений.

Метод нанесення ‒ послідовне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2 %

Сировина: ,

пластифікатор (19 % мас.)

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей _{Підготовка носія} Просочування носія Сушіння в потоці повітря (залишкова вологість 3,5 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,01%)

*Підготовка носія: змішування з пластифікатором (розведена азотна кислота 20% мас.). Кислота реагує із частиною носія (1 моль Al₂O₃ – 0,2 моль (100%) HNO₃). Після змішування носій піддають сушінню та прожарюванню.

Варіант №14

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений на структурований носій.

Метод нанесення ‒ послідовне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2 %

Сировина: ,

синтетичний кордієрит

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування структурованого носія Сушіння в потоці повітря (залишкова вологість 3,0 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) Просочування носія Сушіння (залишкова вологість 2 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,01%)

Варіант №15

Склад каталізатору: .

Тип каталізатору – нанесений.

Метод нанесення ‒ одночасне просочування за вологоємністю (  см³/г). З урахуванням розчинності вихідних солей розрахувати необхідну кількість просочувань.

Виробничі втрати 2 %

Сировина: ,

Загальна схема отримання каталізатору:

Розчинення солей Просочування носія Сушіння в потоці повітря (залишкова вологість 3,0 %) Прожарювання (залишкова вологість 0,02%) відновлення в потоці водню.

Варіант №16

Склад каталізатору:

,

Тип каталізатору – осаджений.

Виробничі втрати 1,7 %

Сировина:

осаджувач ‒  (10% мас)

Пластифікатор - вуглець

Загальна схема отримання каталізатору:

Приготування розчинів (вміст води 57 % мас.) Осадження Відстоювання _{Фільтрування (вміст води 30 %)} Сушіння (залишкова вологість 2,5 %) Формовка Прожарювання (залишкова вологість 0,02%)_.