氨合成催化剂综述

1、 李宁、余海峰李宁、余海峰 陈倩云陈倩云1313化工三班化工三班氨合成催化剂的综述氨合成催化剂的综述合成氨是重要的化工原料,主要用来生产化肥、硝酸、铵盐、纯碱等。作为化学工业的支柱产业之一,合成氨工业在国民经济中占有重要地位,与此同时合成氨也是一个大吨位、高能耗、低效益的产业。因而,合成氨工艺和催化剂的改进将对降低能耗,提高经济效益产生巨大的影响。开发低温高活性的新型催化剂,降低反应温度,提高氨的平衡转化率和单程转化率或实现低压合成氨,一直是合成氨工业的追逐目标。01020304铁基催化剂铁基催化剂钌基催化剂钌基催化剂活性铝土石催化剂活性铝土石催化剂CONTENT02纳米催化剂、过渡金属氮化纳

2、米催化剂、过渡金属氮化物催化剂等物催化剂等01 铁基催化剂铁基催化剂PART ONELorem ipsum 传统熔铁型催化剂1铁-钴型催化剂2亚铁型催化剂3稀土作助剂的催化剂4铁锰催化剂5传统熔铁型催化剂 传统熔铁型催化剂主要由磁铁矿组成,加入不同的助剂(如Al2O3、K2O、CaO、MgO、BaO等)构成了一系列不同型号的催化剂。铁-钴型催化剂 王文祥等人以Fe3(Co)12为母体,以活性氧化铝或活性炭为载体制备了负载型氨合成催化剂。在15MPa、400以上表现出很高活性,但低温、常压下几乎无活性。XH型铁-钴催化剂亚铁型催化剂 FeO具有化学非整比性、氧化性和亚稳定性。在常温下FeO的氧化

3、反应和歧化反应速度很缓慢。含多种助剂的Fe1-XO基催化剂在动力学上是稳定的,母体中只有一种铁氧化物(Fe1-XO)和一种晶体结构(Wustite),只有维氏体单独存在于催化剂中时才具有高活性。氧化态催化剂XRD 谱图 稀土做助剂的催化剂 铁基合成氨催化剂添加稀土金属后，如CeO2，它富集于催化剂表面，经还原后与Fe形成Ce2Fe金属化物，能促进Fe向N2 输出电子，加速氮的活性吸附，大大提高了催化剂的活性；Ce由界面向基体迁移速度比K缓慢，使得Ce比K能更长时间保留在界面，继续发挥其促进活性的作用，保证催化剂具有更长的使用寿命。 含稀土元素的合成氨催化剂在大型化肥厂的使用还不多，在中型化肥厂

4、的使用占11.4%。铁锰催化剂 用Mn2+离子浸渍修饰工业A110-3催化剂，在300，2.1MPa条件下，其活性比原工业A110-3催化剂提高了17.4%，这为研制低温高活性氨合成催化剂提供了一些有效信息02纳米催化剂PART TWO目前合成氨纳米催化剂主要有：目前合成氨纳米催化剂主要有： 1.1.纳米四氧化三铁纳米四氧化三铁 2.2.纳米三氧化二铁纳米三氧化二铁 3.3.纳米氧化铜纳米氧化铜 4.4.纳米氧化镍纳米氧化镍 5.5.纳米氧化锌纳米氧化锌 纳米四氧化三铁 Fe3O4是合成氨工业中合成工序催化剂的性组分,现有许多学者对纳米Fe3O4的制备进了研究。 纳米三氧化二铁 Fe2O3是合

5、成氨变换工序中变催化剂的活性组分。有学者利用金属离子在高分子配合物中独特的离子簇结构,以高分子材料为介质,通过化学氧化和还原的方法制备出了粒径20-200nm的Fe2O3微粒。纳米氧化铜 CuO是合成氨变换工序低变催化剂的活性组分。 有学者以硝酸铜和碳酸钠为原料,用沉淀法制备出了5-9nm的CuO微粒。纳米NiONiO是合成氨工业中烃类蒸气转化制气工和热法精炼甲烷化工序催化剂的活性组分。纳米氧化锌 ZnO是合成氨工业中烃类蒸气转化脱硫工序和低变(防护)工序催化剂的活性组分。 自1991年以来,许多学者相继以锌盐为原料,用各种方法制备出了粒径8-100 nm的ZnO微粒成都汇丰化工厂、江苏常泰化工集团等企业还投入了一定规模的生产。当前，合成氨工业多采用铁基催化剂，但催化剂存在使用条件苛刻（需高温、高压）、活性较低、耗能高，单程转化率低、危害环境等缺点。而新型催化剂如钌基催化剂、铝土基催化剂、纳米型催化剂、金属氮化物催化剂等，具有高活性、 低耗能的优点，引起了人们的广泛关注，但这些技术还很不成熟，要想大规模的工业化还需要深入研究。但是我们相信随着新技术的不断地发展,新材料的不断涌现,生物质技术的研发,高性能