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《合成氨催化劑的研究進(jìn)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、合成氨催化劑的研究進(jìn)展那仁格日勒（四川理工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)093班，四川自貢）摘要：近20多年來，隨著英國(guó)BP公司釘基催化劑的發(fā)明和我國(guó)亞鐵基熔鐵催化劑體系的創(chuàng)立，標(biāo)志著合成氨催化劑進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，本文主要介紹通過合成法合成的幾種催化劑的研究進(jìn)展。關(guān)鍵字：合成氨；催化劑；合成法合成氨指由氮和氫氣在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。合成氨工業(yè)需要較低溫度和壓力下具冇較高活性的催化劑。90多年來，世界各國(guó)從未停止過合成氫催化劑的研究與開發(fā)。目前，工業(yè)催化劑的催化效率在高溫下已達(dá)90%以上,接近平衡氨濃度（因壓力而異）。例如，在］5MP8及47
2、5°CT,A301催化劑的催化效率接近100%L2Jo要提高催化劑的活性，就只有降低反應(yīng)溫度.另一方面，工業(yè)合成氨的單程轉(zhuǎn)化率只有15%?25%,大部分氣體需要循環(huán)，從而增加了動(dòng)力消耗。為了提高單程轉(zhuǎn)化率，也只冇降低反應(yīng)溫度才有可能。因此，合成氨催化劑研究總的發(fā)展趨勢(shì)，就是開發(fā)低溫高活性的新型催化劑，降低反應(yīng)溫度，提高氨的平衡轉(zhuǎn)化率和單程轉(zhuǎn)化率或?qū)崿F(xiàn)低壓合成氨。而傳統(tǒng)的催化劑是以亞鐵基傳統(tǒng)催化劑為基礎(chǔ)發(fā)展的，但是工業(yè)效率一般不高，而現(xiàn)代工業(yè)一般是以合成催化劑來實(shí)現(xiàn)的，相對(duì)于傳統(tǒng)催化劑，合成催化劑的效率要高很多。2幾種合成氨的合成催化劑及催化機(jī)理熱力學(xué)計(jì)算
3、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)兒乎不發(fā)生。當(dāng)采用鐵催化劑時(shí)，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?？谇罢J(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，使氮原了間的化學(xué)鍵減弱。接著是化學(xué)吸附的氫原了不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表而上逐步生成一NH、一NH2和NH3,最后氨分子在表面上脫吸而生成氣態(tài)的氨。合成催化劑主要有以下兒種，及他們各口的催化機(jī)理。2.1?1A301催化劑原粒度A301催化劑在大型合成氨廠實(shí)際工況條件下的工業(yè)旁路試驗(yàn)結(jié)果表明：:在7?0
4、~7?5Mpo等壓合成氨工藝條件卜A301催化劑的氨凈值為10%?12%在8.5Mpa或10Mg微加壓合成氨工藝條件下，氨凈值可達(dá)12%~15%,可以滿足合成氨工業(yè)經(jīng)濟(jì)性對(duì)氨凈值的要求。實(shí)現(xiàn)等壓氨合成的關(guān)鍵之一是使用低溫低壓氨合成催化劑.英國(guó)?公司為AMV工藝開發(fā)了74-1型鐵-鉆系氨合成催化劑，使合成壓力降至OMpo[2~4].A301型低溫低壓氨合成催化劑的主要技術(shù)指標(biāo)已顯著超過074-1型催化劑.2.1.2FeO基氨合成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Rvl范圍內(nèi)，，催化活性與R的變化是與經(jīng)典火山形活性曲線相一致的。
5、當(dāng)R達(dá)到5以后，，催化劑母體形成了完全維氏體Fe0結(jié)構(gòu)，熔鐵催化劑活性達(dá)到了最高值。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果突破了沿襲了80多年的熔鐵催化劑“組成接近磁詼礦吋具有最高活性”的經(jīng)典結(jié)論，找到了提屈熔恢催化劑性能的新催化體系維氏體Fc0體系。Gs促進(jìn)的Ru/HTAG合成氨催化劑以經(jīng)過H2處理的活性炭(HTAC)為載體，RuCI3.nH2O和CsNO3為前張物,采用浸漬法制備了CS促進(jìn)的RU/HTAC合成氨催化劑.通過常壓下催化劑的活性評(píng)價(jià)，以及對(duì)催化劑進(jìn)行的TGA,XRD和XPS表征，研究了催化劑屮金屈、助劑和載體間的相互作用.結(jié)果表明，金屬電促進(jìn)了助劑CSOH的生成，
6、OSOH能抑制Ru顆粒的聚集變大；HTAC抑制了OSOH的揮發(fā)，CSOH可向HTAC提供電子，HTAC的表面至少需被CSOH單層飽和覆蓋，才能獲得最佳的催化活性；HTAC既能吸引電的電子，又能將所吸引的來自CSOH的更多的電子傳遞給Ru?Ru/MgO基合成氨催化劑氧化鎂為載體的釘基氨合成催化劑具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景，已引起了人們極大的關(guān)注.制備了5種釘基催化劑Ru/MgO、Ru/7-A1203>K-Ru/MgO>Ba-Ru/MgO和K-Ba-Ru/MgO,在、廠(Nz)1V(112)=113,2.0MPa,24000h-1和653?873K反應(yīng)條件下，評(píng)
7、價(jià)了它們的合成氨催化活性，并對(duì)相關(guān)催化劑進(jìn)行了BET和XRD表征.結(jié)果表明：Ru/MgO的最高活性約為Ru/7-A120S的2倍，口最高活性反應(yīng)溫度述低了20K；Ba組份的添加有利于降低Ru/MgO基催化劑的最高活性溫度；K-Ba-Ru/MgO在653K、Ba-Ru/MgO在773K、K—Ru/MgO和Ru/MgO在813K以上使用時(shí)，將更有利于催化活性的發(fā)揮.因此，對(duì)于Ru/MgO基催化劑而言。促進(jìn)劑的添加應(yīng)根據(jù)擬采用的操作溫度來決定.2.1.5LSCCF粉體陰極催化性能將有機(jī)質(zhì)了交換膜作質(zhì)了導(dǎo)體，復(fù)合氧化物陶瓷片作為電極，實(shí)現(xiàn)了在低溫常壓條件下電化學(xué)
8、方法合成氨［6sl0］?但制作較大的陶瓷片比較困難，制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，
