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《淺談合成氨催化劑探究發(fā)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、淺談合成氨催化劑探究發(fā)展【摘要】合成氨是重要的化工原料，合成氨工業(yè)是化學(xué)工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。合成氨工藝主要是對(duì)催化劑的研究，文章對(duì)合成氨催化劑作研究進(jìn)展概述，提出了對(duì)合成氨催化劑發(fā)展的建議?！娟P(guān)鍵詞】合成氨？催化劑？發(fā)展合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。至今仍沒有開發(fā)出與其低壓高活性相匹配的低壓合成工藝，因此，以催化劑為核心技術(shù)，通過對(duì)催化劑的深入研究，以提高合成氨工業(yè)的綜合效益。1催化劑合成氨的反應(yīng)機(jī)理熱力學(xué)計(jì)算表明，低溫、高壓對(duì)合成氨反應(yīng)是有利的，但無催化劑時(shí)，反應(yīng)的活化能很高，反應(yīng)幾乎不發(fā)生。當(dāng)采用鐵催化劑時(shí)，
2、由于改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)以顯著的速率進(jìn)行。目前認(rèn)為，合成氨反應(yīng)的一種可能機(jī)理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)吸附，使氮原子間的化學(xué)鍵減弱。接著是化學(xué)吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成一NH、—NH2和NH3,最后氨分子在表面上脫吸而生成氣態(tài)的氨。在無催化劑時(shí)，氨的合成反應(yīng)的活化能很髙，大約335kJ/molo加入鐵催化劑后，反應(yīng)以生成氮化物和氮?dú)浠飪蓚€(gè)階段進(jìn)行。第一階段的反應(yīng)活化能為126kJ/niol?167kJ/mol,第二階段的反應(yīng)活化能為13kJ/molo由于反應(yīng)途徑
3、的改變(生成不穩(wěn)定的中間化合物)，降低了反應(yīng)的活化能，因而反應(yīng)速率加快了。2鐵基催化劑的研究2.1傳統(tǒng)熔鐵型催化劑傳統(tǒng)熔鐵型催化劑主要由磁鐵礦組成，加入不同的助劑(如A1203、K20、CaO、MgO.BaO等)構(gòu)成了一系列不同型號(hào)的催化劑。陳林深等人以Fe3+(Cr3+)?Fe2+混合離子和氨水為原料，用共沉淀方法制備C-Fe203(Fe3O4)晶型的鐵洛中變催化劑，在325°C.500h-1、汽氣比2:1條件下，CO轉(zhuǎn)化率高達(dá)97%。該法除工藝簡(jiǎn)單，可利用廢催化劑Fe3+資源外，還可以在中和沉淀階段，把Mn2+,Zn2+,Co2
4、+,Pb2+等金屬離子摻入尖晶石結(jié)構(gòu)中，形成亞穩(wěn)態(tài)的類C-Fe203結(jié)構(gòu)，為改進(jìn)催化劑性能提供了較好的途徑。根據(jù)Almquist等人所確定的純鐵催化劑的活性與還原前氧化度之間的關(guān)系，人們通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典的火山形活性曲線，沿襲這一結(jié)論，得出了鐵比值與熔鐵基合成氨催化劑的性能有著密切的關(guān)系。通常認(rèn)為以Fe3O4為母體的催化劑具有的活性最高，并且到目前為止，世界上所有工業(yè)氨合成鐵催化劑，無一例外，其主要化學(xué)組成都是Fe304。2.2鐵-鉆型催化劑王文祥等人以Fe3(Co)12為母體，以活性氧化鋁或活性炭為載體制備了負(fù)載型氨合成催化劑
5、。在15MPa、400°C以上表現(xiàn)出很高活性，但低溫、常壓下幾乎無活性。與以Ru3(Co)12和RuCI3?xH20為母體的負(fù)載催化劑相比，負(fù)載釘催化劑在低溫常壓下即顯活性，且以RuCI3?xH20為母體比以Ru3(Co)12為母體的負(fù)載釘催化劑活性高。A201型催化劑是一種低溫活性合成氨催化劑其主要活性組分是金屬鐵，催化劑中鐵含量為67%70%,Fe2+/Fe3+摩爾比為0.450.6催化劑中含1.0%1.2%的CoO助劑,也含有A1203K20CaO等這種催化劑易還原，良好的耐熱性抗毒性，機(jī)械強(qiáng)度高，低溫活性較好。這種催化劑以獨(dú)
6、特的配方及先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，熔融技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)品率在100%在相同生產(chǎn)條件下，使用A201型催化劑的氨合成系統(tǒng)生產(chǎn)能力可比A110系列熔鐵型催化劑提高5%10%,是合成氨廠節(jié)能降耗，增產(chǎn)節(jié)支的有效措施之一。2.3亞鐵型催化劑鐵氧化物及其混合物與催化活性的關(guān)系，獲得駝峰形活性曲線?在R
