氨合成催化剂

• 保持合成温度和压力的稳定性，防止工况的频繁 波动，适当的提高催化床操作热点温度以提高反 应速率。
• 4、还原气体成份 降低还原气体中P H2O / P H2有 利于催化剂的还原。一般规定合成塔出口气体中 水蒸气含量不得超过0.5~1.0 g/m3 干气。
• 5、还原终点的判定 还原终点的出水量大于催化剂理论出 水量的 95%以上，且要求水汽浓度连续测定均低于 0.2 g/m3。
• 四、催化剂的中毒、失活与维护
• 2、还原压力 升温还原是个缓慢升压的过程，提 高压力有利于提高还原反应速率。但也提高了还 原产物水蒸气的分压。增加了催化剂反复氧化还 原的程度。一般中小型合成氨厂的人还原压力在 10~20MP。
• 3、还原空速 空速越大气体扩散越快,减少了水蒸
• 汽对已还原催化剂的反复氧化，提高了催化剂的 活性。国产A型催化剂要求在还原主期空速在 1000h-1以上。
表面 • (3)气体被催化剂表面(主要是内表面)活性吸
附(与普通吸附的区别在于有化学力参与在 内并放出热量)
• (4)吸附状态的气体在催化剂表面上起化学 反应生成产物
(5)产物自催化剂表面解吸 • (6)解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面
扩散
• (7)产物由催化剂外表面扩散至气相主流
以上七个步骤中(1)、(7)为外扩散过程(2）、(6)为内扩 散过程(3)、(4)和（5）总称为化学动力学的过程。
固溶体 FeAl2O4 ，同样具有尖晶石结构。增大
了催化的内表面积，提高了催化活性。
• K2O 是电子型助催化剂，使金属的电子逸出功
降低，促进电子的转移过程，有利于氮分子的吸
附和活化，也有利于氨脱附的。CaO 也是电子
型助催化剂，在催化剂的制备过程中能降低固熔
体的熔点和黏度，有利于Al2O3和Fe3O4 固熔体
二、催化剂的组成与作用
• 催化剂的活性组分为单质铁，未还原前为FeO 和Fe2O3，其中FeO约占24% ~ 38%，Fe2+ / Fe3+ 约为0.5，可视为 Fe3O4 具有尖晶石 结构。另为，铁催化剂中还有Al2O3 、K2O 、 SiO2 、CaO、MgO等催化助剂。 • Al2O3 为结构型助催化剂，能与FeO 作用形成
氨合成催化剂
组员：仙玉国、欧阳以亮、袁根长
一、氨合成动力学 二、催化剂的组成与作用 三、催化剂的升温还原与使用 四、催化剂的中毒、失活与维护
一、氨合成动力学
一：反应机理 在催化剂的作用下氢与氮生成氨的反应是多
相气体催化反应。由以下几个步骤所组成 • (1)气体反应物扩散到催化剂外表面 • (2)反应物自催化剂外表面扩散到毛细孔内
的生成，还可以提高催化剂的热稳定性。
• SiO2 一般是磁铁矿中的杂质，具有中和 CaO、MgO 、 K2O 等碱性组分作用，还具有
提高催化剂抗水毒害和耐烧结的性能。
通常的制得的催化剂为黑色不规则或球形颗粒 ，
有金属光泽。
三、催化剂的升温还原与使用
• 氨合成催化剂使用前必须经过还原，使Fe3O4变成微晶α-
Fe 才有活性。反应方程：
• Fe3O4 + 4H2
Fe + 4H2O
ΔHΘ298K=149.9KJ/mol
• 1、还原温度 还原反应是个吸热反应， 提高温度有利于
反应正向移动，并提高还原速率，缩短还原时间，但温度
过高会导致晶粒长大，减少催化剂内表面积，降低活性。
因此需要严格控制过阶段的还原速度和最高还原温度。
• 在氨合成的条件下，许多化合物都会与活性态
• 氨合成催化剂作用而导致催化剂中毒后活性衰退 或丧失，因此原料气送往合成工段前应充分清除 各类毒物一般大型合成氨厂要求精炼气中CO + CO2＜10 X 10-6,中小型氨厂CO + CO2＜30 X 10-
6wk.baidu.com
• 日常维护需做到：严格控制精炼气中有毒物质的 量，充分利用新催化剂的低温活性，