1 Технологическая схема участка, для которого используется аппарат, ее описание, киПиА

Описание технологического процесса стадии 400

Процесс регенерации и приготовления катализатора сводится к нанесению химическим путем металлической платины на графит-носитель.

Платина применяется в форме платинохлористоводородной кислоты Н₂РtCl₆ 6H₂O.

Носитель - искусственный графит, свободный от кремниевой кислоты, железа, органических примесей.

Процесс нанесения платины на графит проводится в три этапа. На первом этапе катализатор, подлежащий регенерации, подвергается обработке «царской водкой» для перевода отравленной металлической платины в раствор. При этом протекает реакция:

Pt + 4HCl + 2HNO₃ = PtCl₄ + 2HNO₂ + 2H₂O

В раствор переходят и все металлы, являющиеся ядами для катализатора.

При приготовлении катализатора из свежего графита и платинохлористоводородной кислоты фирма BASF также рекомендует использовать «царскую водку», хотя платина уже находится в растворе.

После нейтрализации раствора начинается второй этап – перевод ионов Pt ⁽⁴⁺⁾ в ионы Pt ⁽²⁺⁾ с помощью раствора гидросульфита натрия по реакции:

3PtCl₄ + Na₂S₂O₄ + 4H₂O = 3PtCl₂ + Na₂SO₄ + 6HCl + H₂SO₄

Для увеличения селективности катализатора в процессе синтеза гидроксиламинсульфата и уменьшения его активности проводится частичное отравление платины добавлением избытка раствора гидросульфита натрия. Отравление происходит по реакции:

3PtCl₂ + 4Na₂S₂O₄ + 4H₂O = 3PtS + 4Na₂SO₄ + 6HCl + H₂SO₄

На третьем этапе при добавлении муравьиной кислоты происходит восстановление ионов Pt ⁽²⁺⁾ в металлическую платину - Pt ⁽⁰⁾ и осаждение сульфида платины и металлической платины на графит-носитель.

Восстановление происходит по реакции:

PtCl₂ + HCOOH = Pt + CO₂ + 2HCl

Регенерация катализатора

Процесс регенерации катализатора происходит в эмалированном реакторе поз. R-401 А (В). Для этого в реактор поз. R-401 А (В) заливают 600 дм³ обессоленной воды из подогревателя поз. В-404, включают мешалку, включением газодувки поз. V-401 А (В) создают небольшое разряжение. Через люк осторожно в реактор засыпают 800 кг сухого катализатора, заливают одновременно соляную кислоту, содержащую 33,2 кг основного вещества (в пересчете на 100 %) и азотную кислоту, содержащую 15,2 кг основного вещества (в пересчете на 100 %) для получения раствора «царской водки». Для предотвращения отложения сухого катализатора в коллекторе газодувки поз. V-401 А (В), промывают обессоленной водой коллекторы всаса и нагнетания газодувки поз. V-401 А (В). На момент промывки и до полного слива воды газодувка отключается. Промывная вода с катализатором сливается на круговой фильтр поз. F-406, откуда самотеком поступает в дренажный сборник поз. В-416. Катализатор задерживается на фильтре.

Процесс регенерации происходит при температуре от 85 ⁰С до 90 ⁰С. Данная температура поддерживается за счет подачи горячей воды в рубашку реактора насосом поз. Р-401 А (В) из сборника поз. В-403. Эта температура устанавливается регулятором поз. TRC-4230 и клапаном, установленным на линии пара, подаваемого в змеевик сборника поз. В-403.

Содержимое реактора перемешивается не менее 12 часов при температуре от 85 ⁰С до 90 ⁰С. Газодувка поз. V-401 А (В) постоянно находится в работе. Отделитель поз. F-404 предотвращает унос катализатора. После этого в реактор добавляют 500 дм³ обессоленной воды, подогретой до температуры в пределах от 85 ⁰С до 90 ⁰С в подогревателе поз. В-404. Избыток кислоты нейтрализуют, добавляя 55 кг углекислого натрия. Нейтрализацию ведут с помощью качающейся воронки с небольшой скоростью, что уменьшает сильное пенообразование. Через час небольшими порциями добавляют еще 5 кг углекислого натрия, доводя водородный показатель суспензии до 3,5 ед. рН. Через 15 минут добавляют 40 кг уксуснокислого натрия, водородный показатель суспензии поднимается до 5,5 ед. рН. Контроль за величиной водородного показателя осуществляется рН - метром и лакмусовой бумагой.

Процесс перевода ионов Pt ⁽⁴⁺⁾ в ионы Pt ⁽²⁺⁾ идет при добавлении в реактор небольших порций раствора с массовой долей гидросульфита натрия 5 %. Полнота перевода определяется лабораторным анализом. Для увеличения селективности катализатора производят его частичное отравление, добавляя избыток раствора гидросульфита натрия.

Перед подачей муравьиной кислоты реактор в течение 5 минут интенсивно продувается азотом, т.к. избыток муравьиной кислоты разлагается с образованием водорода. После этого реактор закрывают, добавляют муравьиную кислоту, содержащую 122 кг основного вещества (в пересчете на 100 %). Реакция перевода ионов Pt ⁽²⁺⁾ в металлическую платину - Pt ⁽⁰⁾ и осаждение платины и сульфида платины протекает в течение 3-4 часов в токе азота. Полнота осаждения платины и сульфида платины на графит определяется лабораторным анализом. Если лабораторный анализ показал, что платина не полностью осела на графит, процесс осаждения продолжают.

При отсутствии платины в растворе, содержимое реактора охлаждают до температуры не более 40 ⁰С подачей обессоленной воды в рубашку реактора (Катализаторная суспензия выводится из реактора на опрокидывающиеся нутч - фильтры поз. F-405 А, В, С, D с помощью струйного насоса поз. S-400). На фильтрах поз. F-405 А, В, С, D катализатор промывается обессоленной водой до получения нейтральной промывной воды. Промывная вода из поддона фильтров поз. F-405 А, В, С, D самотеком поступает в сборник поз. В-400. Катализатор отжимается вакуум-насосом поз. V-400 А (В), затем его разрыхляют и оставляют на фильтрах на срок не менее суток. После отлеживания катализатор можно применять в процессе на стадии 300. Для этого катализатор смывают потоком обессоленной воды с фильтров поз. F-405 А, В, С, D в сборник готового катализатора поз. В-417, а оттуда – в реактор поз. R-310 А (В, С).

При регенерации катализатора мелкие частицы его со сточной водой проскакивают через фильтровальные элементы и неплотности фильтров. Со временем в сборнике поз. В-400 накапливается определенное количество катализатора. Большой объем сборника поз. В-400 обеспечивает малую скорость прохождения сточной воды, создавая хорошие условия для осаждения катализатора, содержащего большое количество платины, а сточная вода, проходя через фильтр поз. F-400, поступает в дренажный сборник поз. В-416, откуда насосом поз. Р-416 подается в сборник сточных вод поз. В-132.

Приготовление катализатора

Для приготовления катализатора в реактор поз. R-401 А (В) заливают 600 дм³ обессоленной воды, засыпают 800 кг сухого графита и заливают раствор платинохлористо-водородной кислоты содержащий 4 кг платины (в пересчете на 100 % платину).

По опыту фирмы BASF при приготовлении катализатора необходимо добавлять раствор «царской водки». Однако необходимо учитывать, что осаждение платины при приготовлении нового катализатора длится больший промежуток времени (от 5 до 6 часов), чем осаждение платины при регенерации катализатора.

Кроме того, в фильтр поз. F - 400 поступает паровой конденсат, который может содержать катализаторную пыль из отделителя поз. F-404.

Если в течение времени на фильтре поз. F - 400 видна большая потеря давления, то осевший в сборнике поз. В-400 и отделенный в фильтре поз. F-400 катализатор смывается на фильтр поз. F-403, здесь он промывается обессоленной водой и отжимается вакуум-насосом. Фильтрат откачивается в сборник поз. В-400. Отфильтрованный осадок тщательно отжимают, собирают в чаши, высушивают в сушильном шкафу поз. А-400 А ÷ Н в таком же температурном режиме, как и при регенерации катализатора. Высушенный катализатор пересыпают в бочки и используют для регенерации.

Таким же образом собирают катализатор с фильтров поз. F-330 А, В, F-331 А, В, С, D, F-332 А, В, F-340.