摘要：本文从温度、压力等方面分析了稀硝生产中贵重金属铂催化剂消耗较高的原因，并提出了改进措施，为优化生产成本、节能降耗提出个人见解。
关键词：稀硝；贵重金属催化剂；改进；措施
1 前言
中国神马集团尼龙化工公司硝酸装置，是采用美国Weatherly公司专利技术，年产稀硝3.3万吨，浓度为65%，主要供己二酸装置作氧化剂。在实际生产中，发现铂耗较高，本文从氨和空气的反应条件入手，分析了铂耗偏高的原因，并提出了降低铂耗的一些措施。该装置采用的是铂/铑/钯合金催化剂，比例为Pt/Rh/Pd=
2 问题的提出及分析
2.1 铂的催化氧化机理概述
催化反应过程：氨和氧分子从气相扩散到铂表面的外扩散过程；氨和氧分子被铂表面活性吸附过程；在铂表面进行化学反应；生成的NO和H2O从铂催化剂表面解析并扩散到气相中。
反应机理：铂催化剂吸附氧的能力极强，在其表面吸附的O2中，原子与原子间的共价键被破坏；同时铂催化剂表面吸附氨分子，然后与氨分子中的氮及氢结合；进行电子重排，生成NO和H2O（g）；铂对NO和H2O（g）吸附能力较小，因此它们离开铂催化剂吸表面而进入气相中。
2.2 原因分析
铂的平均损失量与氧化炉温度的关系如下图1所示：
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1.铂网 2.铂铑网（含Rh 2%） 3.铂铑网（含Rh 10%）
图1 炉温和铂的损失量的关系
从图上很容易看出两种现象：含Rh%的铂损失最小；同一种铂网随着氧化炉温度的升高，铂网的损失量增加。
据有关资料介绍，纯铂网表面活性不是很高，为增加其活性和机械强度，工业上采用铂合金，可提高氧化率。在高温作用下，铂合金本身与氧化合，主要已挥发态的Pt O2形式存在，造成了网丝的物理腐蚀，因此铂网的温度越高，铂催化剂的损失越大。
铂网在氨氧化反应高温条件下，会出现激烈的表面结构重排现象，网线外径明显增大，金属软化，结构松弛。因此，当氧化压力增加时，气速较大，冲击铂网表面带走铂金属微粒，造成铂损失。
NH3-AIR混合气由于过滤不净，存在机械杂质，在气流穿过铂网时，杂质撞击铂网表面，加之铂网表面在高温下松弛，很容易将铂表面撞击至“疲劳”并脱落下微铂粒；其次空气压缩机送出的空气中带有油脂，它可以使铂网在高温下发生脆化，机械强度降低；再者原料气体中夹带的H2S、C2H2等化学成分，可以使铂网中毒而失去活性，增加再生次数而导致铂耗增加。
铂的催化作用适宜在温度、压力稳定的条件下，才能发挥最佳效果，如果频繁开停车，铂网在温度、压力忽高忽低的作用下，其强度、塑性、蠕变速度、韧性、疲劳强度等均发生无规则变化，加速铂损失，缩短铂网寿命。
当NH3-AIR混合气在铂网表面分布不均时，导致铂网表面温度高低不一，甚至造成局部过热而引起铂损失，在此情况下，铂网重量越大，铂损失就越大。
铂网在制造中，夹带杂质越多，铂损失就越大。如：铁的氧化物在铂表面上积累，在高温作用下容易促使氨分解，且它能与网丝结合，生成铁铂酸，降低铂网活性和机械强度，因此缩短了铂网的使用周期。
按下式计算：
D≤ r /（ M·△g） 或者A=1000×24/（ a·b）
其中：D：使用期限
M：铂网的工作强度，单位为吨/日·克铂
△g：每生产1吨100%硝酸的铂损失（克）
r：重量比原来减少量（取分数）
A：铂网的工作时间（小时）
a：铂网的需要量（克/氧化1吨氨）
b：铂网的能力，被氧化的氨的公斤数/克铂·日
当铂网达到使用期限，要及时更换或再生，达到报废条件时，要进行回收利用。
铂网的支撑结构长期在高温下作用，使其变形而将网撕破，或者意外事故等，都会使铂网损失加大。
3 改进措施
（1）要控制压力超高和波动，使铂网在平稳压力下工作，同时控制好氨蒸发器中气氨压力和空气压缩机出口压力，严防超高和波动。
（2）温度控制上，要控制好NH3-AIR比值和氧化炉温度，防止炉温超高和较大波动。
（3） NH3-AIR混合气净化上，在生产中经常注意氨空过滤器、空气出（入）口过滤器的压差值，发现超高及时清洗或更换滤芯。
（4）对氧化炉封头局部改造，使NH3-AIR混合气在铂网上均匀分布，防止铂网局部过热。
（5）铂网使用至规定时间后，应立即更换或进行再生处理，当达到以下报废条件时，进行报废处理：铂网重量损失在10%左右；铂网的破损面积达1/3以上，无法修补时；使用时间达14000小时（583天）以上时。
（6）在购买铂网时，严格分析铂的纯度，控制铂中杂质含量；
（7）优化操作，防止意外事故发生导致铂网破裂。
4 改造效果
通过上述措施的改造，收到了良好效果，每吨硝稀铂耗降为0.27克，与以往相比，每年节约大量购买铂催化剂资金，同时减少了停车更换铂网的次数，极大地减少了生产成本，且在节能降耗方面也起一定的积极作用。
参考文献：
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