Instalacja do badania aktywności katalizatorów w reakcji syntezy amoniaku w warunkach wysokiego ciśnienia (10 MPa)
dr hab. inż. Rafał Pelka, (+48 91 449 4132, rpelka@zut.edu.pl,)

W instalacji przepływowej do badania aktywności katalizatorów w reakcji syntezy amoniaku wykonuje się pomiary w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury (10 MPa, temperatura do 700^oC). Instalacja zasilana jest gazowym amoniakiem z butli. Ciśnienie gazu jest zmniejszane i regulowane na zaworze redukcyjnym. Amoniak jest osuszany w kolumnie wypełnionej prażonym wodorotlenkiem potasu, a następnie kierowany do trzech połączonych szeregowo rozkładaczy. Stechiometryczna mieszanina azotowo-wodorowa otrzymywana jest przez rozkład amoniaku w temperaturze około 750^oC na katalizatorze niklowym, naniesionym na nośnik glinowy. Uzyskana mieszanina przesyłana jest do dwóch absorberów wypełnionych żelem krzemionkowym i sitami molekularnymi 5 Å. W absorberach następuje oczyszczanie mieszaniny ze śladowych ilości pary wodnej, węglowodorów i nierozłożonego amoniaku. Za absorberami znajduje się aparat wypełniony preredukowanym katalizatorem żelazowym, który służy do dodatkowego oczyszczania gazu syntezowego. Następnie mieszanina trafia przez rotametr do zbiornika buforowego, a następnie jest sprężana w dwustopniowej sprężarce membranowej. Główna część strumienia gazu jest kierowana do cylindrycznego aparatu ciśnieniowego wypełnionego palladem osadzonym na nośniku azbestowym. Aparat ten pozwala na oczyszczanie gazu do syntezy ze śladowych ilości tlenu. Na powierzchni palladu następuje katalityczny proces powstawania z tlenu i wodoru wody, która jest adsorbowana w kolejnym aparacie wypełnionym bezwodnym siarczanem wapnia.

Mieszanina gazów trafia przez zawór i manometr do wysokociśnieniowego, stalowego, sześciokanałowego reaktora z centralnym doprowadzeniem gazu. W każdym kanale reaktora umieszcza się 1,6 g badanej próbki o wielkości ziaren 1,0-1,2 mm. Gazy wylotowe są rozprężane, ich przepływ jest mierzony przy pomocy przepływomierzy cieczowych. Pomiar zawartości amoniaku w strumieniu gazów wylotowych jest dokonywany za pomocą interferometru oraz cyfrowego analizatora gazów Ultramat 6 Siemens.

Wykorzystywany jest do rozwiązywania problemów naukowo-badawczych i technologicznych w obszarach badań jak: kataliza heterogeniczna, badania nowych katalizatorów, badania przebiegu procesów katalitycznych w technologii chemicznej nieorganicznej.