稀土强化Pt-Pd-Rh合金针织催化网在硝酸生产常压炉中的应用研究

在H厂生产硝酸的2套机组4台氨氧化常压炉中用Pt-Rh或Pt-Pd-Rh针织催化网作实验,并将稀土强化Pt-Pd-Rh针织催化网与该2种催化网进行了应用比较.用化学分析、光谱定量、光电子能谱、扫描电镜等方法分析了样品的组成及状态.结果表明,优化配套的稀土强化Pt-Pd-Rh针织催化网转化效率高、吨酸铂耗低、使用寿命长,合金中Pt高温氧化轻微,Rh的表面氧化及富集减弱,催化效果明显.提出了氨氧化常压炉用铂合金针织催化网的配套措施.     

Pd、Ru、Ce溶质对Pt-Pd-Rh合金晶粒长大的影响

用图像仪测定了分别添加Pd、少量Ru、微量Ce的Pt-Pd-Rh合金在900~1200℃退火0.5h的晶粒度.在金相显微镜下观察了上述合金的显微组织,发现在Pt-Pd-Rh合金中Ce添加剂显示了大的晶界偏析和强的抑制晶体长大作用.讨论了Pd、Ru、Ce溶质对Pt-Pd-Rh合金晶粒长大的影响的作用机制.     

硝酸工厂铂合金催化网的铂耗

铂耗和氨耗是硝酸生产的主要技术指标。在流动氧气氛模拟条件下,以及800~950℃的硝酸生产实际氨氧化环境中,Pt-Rh二元和Pt-Pd-Rh三元合金及其催化网的失重和铂耗均遵循相同的模式,即ΔW/S=Kt2/3与ΨΣ=K't2/3。工厂实际测定数据表明,在常压氨氧化法生产硝酸过程中,Pt-12Pd-3.5Rh合金催化网的铂耗为0.044 g Pt/t(HNO3),比Pt-4Pd-3.5Rh合金催化网的铂耗(0.061g Pt/t(HNO3))低28%;在中压氨氧化法生产硝酸过程中,Pt-12Pd-3.5Rh合金催化网的铂耗为0.121g Pt/t(HNO3),比Pt-5Rh和Pt-10Rh合金催化网的铂耗(0.15~0.153 g Pt/t(HNO3))低21%,而其氨耗比后者降低3%~7%。研究结果证明,在Pt-Rh合金中添加钯或在Pt-Pd-Rh合金中增加钯含量明显降低催化合金的铂耗。     

Pt—Pd—Rh合金的高温力学性能

在Ｐｔ－４Ｐｄ－３５Ｒｈ合金中将Ｐｄ含量增至１５ｗｔ％时，研究了Ｐｄ及少量Ｃｅ、Ｒｕ对合金在１０００℃以下高温力学性能的影响。实验结果表明在低温下Ｐｄ有一定的强化作用，但降低了合金的抗蠕变性能，而在合金中分别添加Ｃｅ（＜０１ｗｔ％）、Ｒｕ（＜０５ｗｔ％）后，合金的高温力学性能得以改善并优于Ｐｔ－４Ｐｄ－３５Ｒｈ合金，且Ｃｅ对合金的强化作用优于Ｒｕ。     

Pd、Ru、Ce元素对Pt-Pd-Rh合金再结晶的影响

研究了在Pt-Pd-Rh合金中Pd含量由约4%增至15%,及添加少量Ru、微量Ce后对合金再结晶温度和显微组织的影响.结果表明：Pd对合金的再结晶影响不大;少量Ru（＜3%）提高了合金的再结晶温度,微量Ce能显著提高合金再结晶温度,但Ce含量过高却使合金的再结晶温度降低.     

硝酸生产用的Pt-Pd-Rh催化剂表面状态研究

借助于ＣＡ,ＩＣＰ－ＡＥＳ和ＸＰＳ测定了在常压综合法氨氧化装置中使用的Ｐｔ－Ｐｄ－Ｒｈ合金系催化网的组成与表面状态的变化。随着催化网使用时间延长,Ｐｔ的体积浓度降低,Ｆｅ和Ｃａ污染增大。催化网表层中主组元的化学状态为Ｐｔ°,Ｐｄ°,Ｒｈ°,ＲｈＯ２和Ｒｈ２Ｏ３。催化网表面Ｐｔ明显贫化,而Ｐｄ和Ｒｈ相对富集。在合金中增高Ｐｄ的浓度,可降低Ｐｔ的损耗,降低表面Ｒｈ２Ｏ３浓度,因而有利于提高氨转换率。     

Pt-Pd-Rh合金的高温氧化

用ＴＧ 热重仪测定Ｐｔ－ Ｐｄ － Ｒｈ 合金的挥发失重曲线, 用Ｘ 光电子能谱（ＸＰＳ） 和溅射剥离技术确定其氧化态表层及次表层组元化学状态和浓度。结果表明合金挥发失重曲线遵循： Δｍ ＝ Ｋ０ｔｎ ———直线失重规律。合金组元化学态为Ｐｔ０ 、Ｐｄ０ 、Ｒｈ０ 、Ｒｈ２Ｏ３ , 次表层为Ｐｔ０ 、Ｐｄ０ 、Ｒｈ０ 、ＲｈＯ２ , Ｐｄ０ 相对富集于表层。讨论了Ｐｄ 及少量Ｒｕ 、Ｃｅ 对Ｐｔ － Ｐｄ － Ｒｈ合金挥发失重曲线和表层结构的影响