合成氨催化剂一览表

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常见的合成氨催化剂及其应用

常见的合成氨催化剂及其应用

常见的合成氨催化剂及其应用合成氨是指在高温高压和有合成氨催化剂的条件下,氮和氢发生化学反应合成氨。

合成氨催化剂自1905年被发现以来,至今已经对化肥、硝酸、铵盐、纯碱等行业的发展起到了极大的推动作用。

合成氨催化剂的反应原理在合成氨的时候,热力学的计算中,我们能够发现,在低温高压的条件下,对于氨合成是有益的,但在这个过程中没有催化剂,反应活化能就会很高,所以反应就很难发生。

当我们在使用铁作为合成氨催化剂时候,由于反应过程中有了催化剂,降低了反应的活化能,反应的速度就会大大提高。

氨合成反应是一种可能机制,首先需要通过氮分子吸附在铁催化剂的表面上,氮原子之间的化学键也会得到相应的减弱。

在没有合成氨催化剂的存在下,合成氨反应的活化能就会很高,加入铁催化剂以后,反应的活化能就会大大降低,生成氮化物和氮氢化物的两个阶段。

所以催化剂能够改变反应途径,有效降低了反应的活化能,提高化学反应的反应速率。

铁基合成氨催化剂传统的合成氨催化剂于20世纪初由德国BASF公司研制开发出来的。

它是由磁铁矿制备的,加人少量不可还原氧化物作为促进剂,特别是K、Ca、Al。

磁铁矿作为不可缺少的催化剂前驱体早已被人们所熟知,并予以接受。

由于它允许Al3+和Fe3+进行简单的阳离子取代并均匀分布其中,这样磁铁矿还原成金属铁后,铁粒子要么被分散均匀的铝氧化物包覆。

要么包含于次晶铁铝酸盐物种中,这两种情况都能使铁避免烧结,因而延长了催化剂的寿命。

当Fe2+/Fe3+高于或低于0.5时,其活性都会降低,正因为这个原因,人们认为这种合成氨催化剂的组成是固定不变的,并且人们并不期望这种催化剂的催化性能再有多大的提高。

也正是因为这个原因,另外一种完全不同的低压合成氨催化剂——Ru/C催化剂被开发出来了。

关于合成氨熔铁催化剂,人们一直都认为R值(即Fe2+/Fe3+)为0.5时其催化活性达到最佳状态,这一经典理论沿袭了80多年,直到找到了性能更佳的新的熔铁催化体系一一维氏体Fe1-x O体系才突破了这一经典结论,标志着合成氨催化剂进入了一个新的发展时期。

多种合成氨催化剂比较分析论文

多种合成氨催化剂比较分析论文

合成氨催化研究进展单位:08化工1班摘要:Fe3O4和Fe1-x O 是铁系氨合成催化剂的两种母体相,本文简要介绍了Fe3O4基传统催化剂研究成果,着重介绍Fe1-x O基熔铁催化剂在合成氨反应中高活性机理方面的研究成果。

关键词:Fe3O4Fe1-x O 催化剂引言Harber 和Mittasch等开发成功合成氨铁催化剂以来,世界上的工业合成氨催化剂,其母体相的主要化学成分都是Fe3O4,随着时代的发展,合成氨工业需要更低温度和压力下具有更高活性的催化剂,科学家对此进行了极其广泛和深入的研究。

1986年,刘化章等首次采用具有维氏体相结构的Fe1-x O作为熔铁氨合成催化剂的母体相成分,发明了具有高氨合成催化活性和易还原的Fe1-x O基氨合成催化剂。

由于母体相 Fe1-x O 的晶体结构不同于Fe3O4,助催化剂Al2O3,CaO和K2O等与它们之间的相互作用方式也发生了明显变化,且由不同母体相催化剂还原得到α-Fe的氨合成催化活性也有很大的差异。

1 Fe3O4基传统熔铁催化剂1.1经典的火山形活性曲线Bosch 等在研究合成氨催化剂的初期就已经发现,用天然磁铁矿还原得到的催化于其它铁化合物。

Almquist等研究了纯铁催化剂的活性与还原前氧化度的关系,发现Fe2+/Fe3+摩尔比(即铁比值)接近0.5、组分接近Fe3O4相的样品具有最高活性。

之后人们通过试验发现,铁比值与熔铁基合成氨催化剂的性能着的关系,并一致认为最佳铁比值为0.5、最母体为磁铁矿,铁比值与活性的关系呈火山形分布,如图 1。

1.2活性中心模型及反应机理活性中心本质和催化反应机理及其动力学是多相催化研究的2个核心问题。

1936 年Kobozer将活性中心说进一步发展为活性集团理论,活性中心概念被普接受。

发生在 Fe表面的合成氨反应,人们曾提出过各种活性中心模型,有3Fe原子、6F和 ,7Fe原子模型等,但没有一致的结论。

Somorjai等借助现代分析工具研究立方结构的Fe的 3 种晶面上高压合成氨,发现(111 面的催化活性比紧密堆积的(110面高约43倍,(100)面的活性亦比(110 面高约 32 倍,这一结果果受到了普遍的重视与认可。

氨合成催化剂

氨合成催化剂

与经典的以四氧化三铁为主相的催化剂对比
预还原态
评价条件:粒度0.35-0.84mm,SV=1.5×104h-1,P=15Mpa 评价时间:2003年06月
Panjin Süd-Chemie Liaohe Catalyst Co.,Ltd. Page 19
氨合成催化剂
对比数据
样品型号 耐热后425℃氨净值 变化率% 耐热后400℃氨净值 变化率%
评价时间:2003年05月
Panjin Süd-Chemie Liaohe Catalyst Co.,Ltd. Page 25
氨合成催化剂
Amomax-10/Amomax-10H催化剂测试结果
2.测试条件 T=425℃ 空速:1.5*104 h-1
评价时间:2003年05月
Panjin Süd-Chemie Liaohe Catalyst Co.,Ltd. Page 26
Panjin Süd-Chemie Liaohe Catalyst Co.,Ltd.
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氨合成催化剂
催化剂经济分析
•节省压缩机功耗是长期的效益 •同等压缩机功耗条件下增产是长期的效益 •开工相对少的稀氨水排放有利环保并节省开工成本增加效益 •相对短期的开工时间可迅速建立正常生产,节省开工成本增加 效益
Structural and electronic promotors: Ca, Al, K, rare earth elements 结构和电子助剂: Ca, Al, K, 及稀土氧化物
Leading to(达到): –High activity at low temperature and pressure(低温低压 高活性) –Fast reduction rate(还原速度快) –High mechanical strength(高机械强度)

氨合成催化剂(一)

氨合成催化剂(一)

氨合成催化剂(一)2003年2月28日Nitrogen & Methanol在上一世纪初期,巴斯夫的Haber、Bosch 等人开始研究利用催化剂把气态的H2和N2合成为氨,其中铂石棉研究是一显著的起点;尽管后来证明并没有多大的效果。

其后,人们对数千种其它具有潜在催化活性的组分如第Ⅷ族金属钴、锇以及其它的过渡金属如钨、钼及锰、稀土金属如铈甚至铀等进行了研究。

正如早期专利中所揭示的那样,巴斯夫的研究者首次形成了“助剂”(他们的术语)的概念,他们也能鉴别得出毒性物质如硫、磷,较重的第Ⅴ、Ⅵ族元素以及易熔化可还原的金属如铅、锡、锌等对催化剂性能造成的影响,。

在1913年,Mittasch提出了第一个高活性钌系氨合成催化剂生产的专利申请,即采用以钌为助剂、用钾和钌的碱性溶液来浸渍载体。

这种催化剂最终应用在两个商业化的工厂,它们分别于1913-1915年建立在Oppau和Leipzig两个地区。

后来,这些工厂进行了装置扩大和改造,这种改良工艺使得巴斯夫在多年以后一直维持着世界第一氨生产商的地位。

尽管在早期年代,巴斯夫的竞争者一直致力于可替代的其它的催化剂的开发,目的在于寻求真正地改进或避开已有专利保护的范围。

就其成本而言,没有一种催化剂能取代熔铁催化剂。

例如,在1918年,美国的第一个利用以钠为助剂的钴催化剂工厂,开车时并没有取得成功。

这样,Mittasch型熔铁催化剂很快维持了它的工业地位。

与那些竞争对手相比,它的成分比较便宜,如果使用正确将维持较长的使用寿命。

事实上,在合成氨厂,它是使用寿命最长的催化剂。

很多年以来,尽管在催化剂的物理性能和生产技术方面也有一些改进,但是在合成气体部分,从改进催化剂、工艺技术及操作实践中得到的收获要比改变氨合成催化剂的化学特性的收获多得多。

改变化学特性的动机在于最近时期日益增长的技术-经济方面的因素,促使研究者们希望能设计规模更大、能量利用更充分的合成氨厂,而并不是由于铁系催化剂的可靠性存在缺陷。

氨合成催化剂(三)

氨合成催化剂(三)

氨合成催化剂(三)2003年2月28日Nitrogen & Methanol大厂中钌系与铁系催化剂的比较表1(略)以一假设的2,000t/d的合成氨厂为例,针对传统的熔铁催化剂与第一段采用熔铁催化剂而其余段采用钌系催化剂的一些特征作了对比说明。

从表可看出:在转化塔进口的氢氮摩尔比不同,尽管铁系类氢氮的化学计量比例为3.0,而当内件上采用钌系催化剂时,氢氮计量比例稍低于2.1。

当利用活性高的钌催化剂时,转化塔中所需的催化剂容量较少。

但在节能方面并没有优越性。

当内件在90巴压力下运转时,合成压缩机可采用单套机器,这是有利的一面,但不利的是由于产品中氨分压较低,冷却困难加大,这使得冷却压缩机的负荷也加大。

从合成和冷却压缩机的轴功率上来看,钌系催化剂在节能方面并没有多少优点,同时,由于压力的差别,钌系催化剂内件的投资费用高于铁系内件。

随着工业生产规模需求的不断提高,建立大厂是必要的。

为了减小设备、管件的大小,在合成内件上的压力可能提高,例如需达到200巴。

新近开发的Ru-BN催化剂完全适应这些条件,且在加氢反应中完全稳定,而以石墨为载体的催化剂在较高的氢分压气氛下问题则比较严重。

尽管存在这么多的优点,但居高不下的钌价格使得钌系催化剂内件所需偿还周期较长,以致于不能与铁系催化剂内件相竞争,特别是目前的趋势已显示所建的大厂一般都选择原料气来源方便的地区。

尽管目前钌的价格降了一点,但仍然很高。

图3(略)给出了钌在1992-2001年之间的价格变化趋势。

新的氨合成催化剂开发的可能性在过去的两年内,研究者们利用oretical模型描述了过渡金属氨合成催化剂的催化活性,从研究来看,氮的约束能对于催化剂的性能有着决定性的影响。

这种模型准确地描述了已知未促进的、促进的及双金属性催化剂的催化活性。

进一步来说,通过这种模型,可很容易评价各种操作条件(温度、压力等)对催化剂活性的影响。

在特定的反应条件下,可以估算出某个给定催化剂的氮约束能。

我国合成氨催化剂的研究进展

我国合成氨催化剂的研究进展

1 铁 基 催 化 剂 的 研 究 1 1 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 再
入 不 同 含 量 的 助 催 化 剂 ( A 2 3 K O, a Mg 如 l , 2 C O, O, o B O等 ) 成 了 一 系 列 不 同 型 号 的 催 化 剂 。 表 2 a 构 为我国传统熔铁型催化剂的化学组成 。
型 、 C 型 、 A 0 Q 型 、 C(c ) 4—1型 、 C 型 、 A H 22 N II 7 N A
HA3 0 型 等 。 1Q
A10—1熔 铁 型 催 化 剂 的 特 点 是 低 温 活 性 1
好 , 还 原 , 性 高 , 稳 定 性 好 , 格 便 宜 。但 还 易 活 热 价
( 庆 石 化 公 司 研 究 院 , 庆 3 53 ) 大 大 10 2
安志勇
( 波 油 料 仓 库 , 波 13 1) 宁 宁 6 74


综 述 了 国 内 主 要 合 成 氨 催 化 剂 的 研 究 开 发 和 应 用 情 况 , 对 第 二 代 钌 基 合 并
成 氨催 化剂 的研 制提 出 了建议 。
维普资讯
精 细 石 油 化 工 进 展
1 4
ADVANCES I N FI NE PETR0CHEM I CAL S

3卷 第 9期
我 国 合 成 氨 催 化 剂 的 研 究 进 展
张 宝 军 王 斯 哈 曲 家 波 袁 宗 胜 李 玉 龙 孙 永 成
展趋势是 : 开发 低 温 高 活 性 的 新 型 催 化 剂 , 降低 反
应 温 度 , 高 氨 的 平 衡 转 化 率 和 单 程 转 化 率 或 实 提 现低压合成氨 ̄ 。 2 j 我国 2 0世 纪 3 0年 代 分 别从 美 国 和 日本 引进 了两 套 小 型合 成 氨 装 置 , 由于 原 料 等 问 题 一 直 没

氨合成铁系催化剂

氨合成铁系催化剂

氨合成熔铁催化剂氨合成熔铁催化剂,目前合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。

1、组成1.1组成主要成分是Fe3O4,含量在90%左右。

助催化剂为K2O、Al2O3、CaO、MgO等,含量小于催化剂总质量的9%,低压催化剂还增加了CoO(A201等)。

其按作用不同分为两类,一类是结构型助剂,如Al2O3、Cr2O3、ZrO2、TiO2、MgO、CaO、SiO2等难熔氧化物。

另一类是电子型助剂,如K20。

每种类型助剂都有各自的最佳添加量,一般均在0.6%~1.0%范围。

1.2 物理结构氧化态催化剂主体是磁铁矿,其化学计量式是FeO.Fe2O3或Fe3O4。

晶体结构类似于尖晶石(MgAl2O4)的结构(90%以上是具有反尖晶石结构、不均匀复杂体系的磁铁矿)。

是四面体和八面体结构的堆积结果。

其中形成两种间隙:四面体间隙和八面体间隙。

三价的金属离子占据四面体间隙的一半和八面体间隙的一半,二价的铁离子占据八面体间隙(Fe3+(Fe2+,Fe3+))。

磁铁矿的一个单胞(晶体的最小结构单元)由32个氧离子和24个铁离子所组成,即8(Fe3O4)。

按结晶学原理,32个氧原子按照面心立方堆积的每一单胞,有64个四面体间隙和32个八面体间隙。

如上所述,除了24个被铁离子占据以外,其余大部分是空的,因此可加入助催化剂占据这些空隙形成间隙固溶体。

而且化学式相近的物质,结构类型相同且质点(离子、原子或分子)半径近于相等的物质,可以发生同晶取代,生成置换固溶体,例如三价铝即可置换部分三价铁,形成置换固溶体。

(含量小于4%时主要生成置换固溶体。

若三氧化二铝全部取代氧化铁则生成FeOAl2O3)1.3 化学特点铁触媒在500 ℃左右时的活性最大,这也是合成氨反应一般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。

但是,即使是在500 ℃和30 MPa时,合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只为26.4%,即转化率仍不够大。

合成氨催化剂

合成氨催化剂

合成氨催化剂简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。

同时合成氨也是一个大吨位、高能耗、低效益的产业,因此合成氨工艺和催化剂的改进对降低能耗、提高经济效益有着巨大影响。

我国合成氨催化剂发展十分迅速,目前合成氨催化剂主要类型是铁基催化剂,同时对钌基催化剂也有所研究。

1 铁基合成氨催化剂铁基合成氨催化剂价格低、稳定性好,制备时通常采用用熔融法,主要的原料是利用磁铁矿和铁,另外添加不同类的助剂化合物,再用电阻炉将其熔炼,后冷却、破碎筛分,最终形成不同颗粒大小的铁催化剂。

早在合成氨催化剂研究的初期,研究人员就发现用天然磁铁矿还原得到的催化剂效率远优于其它铁化合物。

随后根据纯铁催化剂的活性与还原前氧化度之间的关系,通过大量实验发现铁比值与熔铁基合成氨催化剂的性能有着密切的关系。

通常认为以Fe3O4为母体的催化剂具有的活性最高。

到目前为止,世界上所有工业氨合成铁催化剂,无一例外,其主要化学组成都是Fe3O4。

2钌基合成氨催化剂钌基合成氨催化剂也被称为第二代氨合成催化剂,它是一类新型负载型催化剂。

在我国的研究较晚,目前的工业投入刚处于起步阶段。

其制备不同于传统的铁催化剂,通常选择适当的母体化合物,添加某种促进剂,采用浸渍法负载在载体上,经一定条件还原活化处理后,转化成活性组分。

催化剂中母体化合物、载体、促进剂对所制备的催化剂的活性具有很大影响。

经历了近—个世纪的研究,合成氨催化剂技术可以说已相当成熟,但是传统的熔铁催化剂不符合低能耗的发展趋势,而钌基合成氨催化剂的价格昂贵,又不容易普及。

作为世界人口最多的农业大国和世界最大产氨国,合成氨工业对于我国国民经济的发展具有重要的战略和现实意义。

虽然国内对铁基催化剂的研究方面投入了大量的人力物力,但钌基合成氨催化剂的研究方面起步较晚,对于催化剂的作用机理也未进行深入研究,与国际先进水平的差距较大,这与我国是最大的产氨大国极不相称,因此我们合成氨这种高能耗产业的节能降耗还很漫长。

合成氨催化剂

合成氨催化剂

合成氨催化剂的发展应用)摘要:合成氨催化剂是合成氨工业的核心内容,而合成氨工业是化学工业的支柱,在国民经济的诸多领域都占有举足轻重的地位。

简单介绍了一些典型的合成氨催化剂,以及对以后催化剂的发展前景的展望。

关键词:合成氨催化剂应用展望氨是世界上最大的工业和成化学品之一,而与合成氨产量密切相关的是合成氨催化剂,也就是说因为有了合成氨催化剂的发展才有了合成氨工业现在的发展现状。

最初的合成氨利用水电解和水煤气变换制氢,空气分离获取氮气,再由氮气和氢气合成氨,制氢的过程是非常昂贵的,随着天然气或石脑油水蒸气转化制氢催化剂的的开发,使制氢个过程更为廉价。

以及后续的Fe3O4基传统熔铁催化剂、F1-X O基熔铁催化剂、钌基合成氨催化剂等,对合成氨工业的发展都起着关键性的用。

1、Fe3O4基传统熔铁催化剂1913年,Harber和Mittasch A等成功开发了铁基合成氨催化剂[1]之后,人们对此进行了极其广泛和深入地研究,并且这些研究在一定程度上推动了多相催化科学和表面科学的发展。

早在合成氨催化剂研究的初期,研究人员就发现用天然铁矿还原得到的催化剂效率远优于其它铁化合物。

随后根据Almquist等人所确定的纯铁催化剂的活性与还原前氧化度之间的关系,人们通过大量实验发现了经典的火山形活性曲线,沿袭这一结论,得出了铁比值与熔铁基合成氨催化剂的性能有着密切的关系。

但是在八十年代中期,浙江工业大学的刘化章教授在系统研究了合成氨催化剂活性随母体相成双峰形曲线分布而不是传统的火山形分布[2],成为合成氨催化剂历史上的一次重大突破。

通常认为以Fe3O4为母体的催化剂具有的活性最高,并且到目前为止,世界上所有工业氨合成铁催化剂,无一例外,其主要化学组成都是Fe3O4[3]。

磁铁矿中所添加的促进剂的量虽然不多,但是对于提高催化剂的活性具有重要意义。

目前得到应用的促进剂的研究包含三类:碱金属、氧化钴、稀土金属。

其中,铁基合成氨催化剂添加稀土金属后,如CeO ,富集于催化剂表面,不仅大大提高了催化剂的活性,而且也能在很大程度上提高催化剂的寿命。

工业合成氨催化剂

工业合成氨催化剂

工业合成氨催化剂
工业合成氨催化剂是一种催化剂,可促进氮气和氢气的反应形成氨气。

通常采用铁和钼作为活性成分,其制备过程涉及多个步骤。

首先,制备铁和钼的盐酸溶液。

然后将铁和钼的溶液混合,并加入一个还原剂,通常采用氨或甲醇。

通过加热反应混合物,还原铁和钼离子形成金属颗粒。

接下来,将金属颗粒加入载体中,通常采用铝氧化物或硅氧化物作为载体。

将混合物加热,使金属颗粒附着在载体表面。

最后,将载有金属颗粒的载体烘干并加热,使金属颗粒彼此融合形成催化剂。

工业合成氨催化剂的制备需要严格的控制条件和高温高压的反应环境。

这些催化剂被广泛用于工业合成氨的过程中。

DNCA型氨合成催化剂应用总结

DNCA型氨合成催化剂应用总结

DNCA型氨合成催化剂应用总结山东华鲁恒升化工股份有限公司是年产18万t合成氨,30万t尿素的中型氮肥企业,现有2套合成装置,其中1#合成系统采用φ1 000mm塔,2#合成系统采用φ1 000mm塔串φ800mm塔,两塔均为对向流动单管并流内件。

1999年10月,1#合成系统使用3.3~4.7mmDNCA型催化剂16.35t,使用效果良好。

2000年5月和2001年5月,2#合成系统的φ800mm塔和φ1000mm塔也开始使用该催化剂。

从使用情况可以看出,DNCA 型催化剂具有易还原、还原温度低、出水快、产量高、低温活性好等特点。

现将DNCA型氨合成催化剂使用情况总结如下。

1 1#合成系统工艺流程及设备配置1.1 工艺流程1#合成系统工艺流程见图1。

压缩机六段新鲜气经压进阀控制进入滤油器,分离油水后进入补充气氨冷器,其出口气体与循环气氨冷器的出口气体汇合后进入冷交底部(冷交2入),气体中冷凝下来的液氨在冷交下部分离器分离后送往球罐。

分离液氨后的气体在冷交内上升至上部换热器管间,换热后气体升温至25~40℃,出冷交二出后分2路进入合成塔。

一路由塔顶主线进入;另一路由塔底副线进入。

主线气体沿内筒与外筒间环隙下行,带走内筒热量,控制塔壁温度小于100℃,一出气体温度约50℃,进入塔外热交换器(热交)沿内外筒环隙下行至底部,由内件环隙缺口进入换热器管间向上流动,由热交上部出口导出进入合成塔二入,经合成塔下部换热器的下部环形缺口进入换热器管间换热至300~320℃,出换热器进入中心管与不经换热器的副线冷气体会合后,沿中心管上行至触媒筐顶部分气盒。

此时,一部分气体进入上段触媒冷管导气管,下行进入冷管内,升温至400℃左右,再下行经出口导气管进入下段触媒层进行氨合成反应;另一部分气体沿导气管下行进入下段触媒层冷管,上行升温至400℃左右,经出口导气管进入上段触媒层进行氨合成反应。

两部分气体经过氨合成反应后相对流动至内件中部菱形集气盒汇合,沿中心管的外层套管下行进入下部换热器管内与管外冷气换热,温度由460℃~420℃降至270℃~320℃,由合成塔二出进入中锅回收合成反应热量,温度降至180℃~220℃左右,再进入水加热器进一步降温至110℃~165℃,出水加热器进入热交顶部三通侧面进入换热器管内下行与管间冷气换热后温度降至50℃~70℃,从下部二出进入水冷器,温度降至30℃左右后进入氨分离器,分离液氨后进入透平机进行加压。

氨合成铁系催化剂

氨合成铁系催化剂

氨合成铁系催化剂氨合成熔铁催化剂氨合成熔铁催化剂,目前合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。

1、组成1.1组成主要成分是Fe3O4,含量在90%左右。

助催化剂为K2O、Al2O3、CaO、MgO等,含量小于催化剂总质量的9%,低压催化剂还增加了CoO(A201等)。

其按作用不同分为两类,一类是结构型助剂,如Al2O3、Cr2O3、ZrO2、TiO2、MgO、CaO、SiO2等难熔氧化物。

另一类是电子型助剂,如K20。

每种类型助剂都有各自的最佳添加量,一般均在0.6%~1.0%范围。

1.2 物理结构氧化态催化剂主体是磁铁矿,其化学计量式是FeO.Fe2O3或Fe3O4。

晶体结构类似于尖晶石(MgAl2O4)的结构(90%以上是具有反尖晶石结构、不均匀复杂体系的磁铁矿)。

是四面体和八面体结构的堆积结果。

其中形成两种间隙:四面体间隙和八面体间隙。

三价的金属离子占据四面体间隙的一半和八面体间隙的一半,二价的铁离子占据八面体间隙(Fe3+(Fe2+,Fe3+))。

磁铁矿的一个单胞(晶体的最小结构单元)由32个氧离子和24个铁离子所组成,即8(Fe3O4)。

按结晶学原理,32个氧原子按照面心立方堆积的每一单胞,有64个四面体间隙和32个八面体间隙。

如上所述,除了24个被铁离子占据以外,其余大部分是空的,因此可加入助催化剂占据这些空隙形成间隙固溶体。

而且化学式相近的物质,结构类型相同且质点(离子、原子或分子)半径近于相等的物质,可以发生同晶取代,生成置换固溶体,例如三价铝即可置换部分三价铁,形成置换固溶体。

(含量小于4%时主要生成置换固溶体。

若三氧化二铝全部取代氧化铁则生成FeOAl2O3)1.3 化学特点铁触媒在500 ℃左右时的活性最大,这也是合成氨反应一般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。

但是,即使是在500 ℃和30 MPa时,合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只为26.4%,即转化率仍不够大。

合成氨催化剂手册

合成氨催化剂手册

合成氨催化剂手册
1.什么是合成氨催化剂
合成氨催化剂(synthetic amine catalysts)是一类化学物质,其具
有很强的催化力,可以促进化学反应,提高产物的效率。

它们主要用于金属有机溶液或氨基的还原、氧化、环加成、多环化等反应中。

它们的反应速率与反应温度、压力有关。

2. 合成氨催化剂的作用
合成氨催化剂有助于控制反应条件,改善反应效果,提高产物的纯度。

由于合成氨催化剂有较强的活性,其能有效地进行有机合成,迅速完成化学反应。

反应时间较短,反应产物的纯度较高,可以缩短反应过程,降低成本,从而大大提高生产效率。

3. 合成氨催化剂的应用
合成氨催化剂主要应用于有机合成,如有机氯类化合物、芳香族烃类化合物等的合成中。

另外,还可以用于制造氨基酸盐、药物中间体等。

在食品工业中,可以用于乳酸发酵、蛋白质分解、糖精转化等方面。

4. 合成氨催化剂的操作
对于使用合成氨催化剂,需要根据具体情况进行选择,并且要注意操作安全。

在使用合成氨催化剂的过程中,应该控制反应温度在室温到120℃之间,使用的氨基酸活性不超过
20MMol/L,尽量采用温和的反应条件,避免过度热能,以降
低制品污染。

此外,在反应结束后,还要立即清洗反应器,以免污染产物质量。

5. 总结
合成氨催化剂是一种特殊的催化剂,具有较强的活性,可以促进化学反应,提高产物的效率。

它们主要应用于有机合成领域,还可以用于食品工业中。

使用时,要根据具体情况进行选择,并且要注意控制反应条件和操作安全,以避免污染产物质量。

氨合成催化剂及设备

氨合成催化剂及设备
• 入塔气经下部换热器6加热后,经分气盒5将气体送入双 套管的内冷管2中,再经外冷管3间环隙向下,气体在环隙 内预热,再经分气盒及中心管翻向催化床层顶端,气体经 绝热层进行绝热反应后,进入催化床层冷层管4,被冷管 环隙气体所冷却。经冷管段反应后的气体,进入下换热器 预热入塔气后离开合成塔。
由于内冷管中气体与环隙中气体换热,使进入环隙中的 气体的温度提高,减小了与催化床层的传热温差。致使反 应初期冷却段上部排热量与放热量不适应。床层温度持续 上升,热点位置下移。到反应后期,由于反应速率降低, 放热量相应减小,而环隙中的气体温度较高,传热温差减 小,放热量与排热量相适应,较接近最适宜温度曲线。
冷却效果,使反应前期冷管的排热量与反应放热量基本适 应;反应后期放热量减少,但传热温差减小,床层温度缓 慢下降。
对 比
单管式并流
结构
• 单管并流式与并流三套管式相比。简化了催化床的结构, 取消了分气盒,用几根较大的升气管取代了三套管中的几 十根内冷管,升气管将气体导入分布环管,进入直径较小 的单管冷却管中,并流通过冷却段床层,汇集到中心管翻 入催化床中进行反应。
催化剂的中毒
能使氨合成催化剂中毒的物质有:水蒸气、一氧化碳、二 氧化碳、氧、硫及硫化物、砷及砷化物、磷及磷化物等。 水蒸气、一氧化碳、二氧化碳和氧等物质使催化剂暂时中 毒。硫、磷、砷和它们的化合物使催化剂中毒以后,不能 在恢复活性,故称为永久中毒。 进塔气体中夹带的油物,对催化剂也有毒害作用。
国内外氨合成催化剂的组成和主要性能
催化剂的作用
Al2O3为结构型助催化剂。它均匀地分散在α-Fe晶格内和 晶格间。 Al2O3的作用有两个,一是增加α -Fe的表面积,并保持 多孔结构;二是防止还原后的铁微晶长大,从而提高催化 剂的活性和稳定性。 K2O和CaO是电子型助催化剂,K2O能促进电子的转移过程, 有利于氮分子的吸附和活化,也促进生物氨的脱附。 CaO能降低固溶体的熔点和粘度,有利于Al2O3和Fe3O4固 溶体的形成,提高催化剂的热稳定性和抗毒害能力。 SiO2往往被视为催化剂制备原料磁铁矿的杂质而带入催化 剂中。由于它作为一种酸性组分在制备催化剂熔融过程中 具有中和K2O、CaO等一些碱性促进剂,从而减弱了这些促 进剂的作用。但是它又类似Al2O3,可以起到稳定α -Fe晶 粒的作用。从而可以增强催化剂的抗水毒害和耐热性。 CoO作为促进剂,添加后催化剂晶粒减小了100.比表面增 大了3m2/g,活性约提高10%。

合成氨原料气、催化剂

合成氨原料气、催化剂

合成氨原料气拼音:hecheng'an yuanliaoqi 英文:syngas for synthetic ammonia章节[隐藏]1. 造气2. 蒸汽转化法3. 部分氧化4. 内部蓄热5. 一氧化碳变换6. 铁铬系催化剂7. 铜锌系催化剂8. 钴钼系催化剂9. 脱硫10. 脱碳11. 少量一氧化碳脱除12. 铜氨液吸收法13. 液氮洗涤法14. 甲烷化法15. 水分干燥制取氨用的氮氢混合气。

氢气主要由天然气、石脑油、重质油、煤、焦炭、焦炉气等原料制取(见图)。

工业上通常先在高温下将这些原料与水蒸气作用制得含氢、一氧化碳等组分的合成气。

这个过程称为造气。

由合成气制氢,是氮氢混合气中氢的主要来源。

合成气中含有的硫化合物、碳的氧化物及水蒸气等都对生产过程中所用的催化剂有害,需在氨合成前除去,合成气中的一氧化碳,可与水蒸气作用生成氢和二氧化碳,这个过程称一氧化碳变换。

习惯上把脱除硫化合物的过程称脱硫;脱除二氧化碳的过程称脱碳。

残余的少量一氧化碳、二氧化碳和残余水蒸气则在最后除去。

氨合成用氮的来源,是在制氢时直接加入空气,或在合成前补加纯氮气。

制取纯净的氮氢混合气时,原料不同,原料气净化方法也不同。

造气上述各种制氢原料主要成分可由不同氢碳比的C m H n或元素碳代表,它们在高温条件下分别与水蒸气作用生成氢和一氧化碳:这些反应都是吸热的,工业上要使反应进行,都要在高温下提供热量,根据不同热源分为三种供热方式:蒸汽转化法或称外部供热,适用于以轻质烃(天然气、石脑油)为原料的合成氨厂。

在镍催化剂(见无机化工催化剂)存在下,含轻质烃气体于耐高温的合金反应管内与水蒸气进行转化反应,管外用燃料气燃烧加热(通过管壁传热),以天然气为原料时,一次转化后气体中仍有未转化的甲烷,残余甲烷再在二段转化炉内加入空气继续反应,最后制得的原料气组成如下:部分氧化在高温下利用氧气或富氧空气与燃料进行反应,一部分燃料与氧气完全燃烧,生成二氧化碳,同时放出大量热;另一部分燃料与二氧化碳、水蒸气作用生成一氧化碳和氢气,其反应是吸热的,所需热量由完全燃烧反应放出的热提供,以重质油为例的总反应式是:该法原料广泛,生产过程简单,也不需要昂贵的合金反应管,但需由空气分离装置提供氧气。

合成氨催化剂

合成氨催化剂

合成氨催化剂0707应化杨超(41)1.催化剂概述催化剂又叫触媒,根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于1981年提出的定义,催化剂是一种物质,它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。

这种作用称为催化作用。

涉及催化剂的反应为催化反应。

催化剂(catalyst)会诱导化学反应发生改变,而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行化学反应。

催化剂在工业上也称为触媒。

我们可在波兹曼分布(Boltzmann distribution)与能量关系图(energy profile diagram)中观察到,催化剂可使化学反应物在不改变的情形下,经由只需较少活化能(activation energy)的路径来进行化学反应。

而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。

但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。

2.催化剂的分类2.1 按性质分类催化剂有三种类型,它们是:均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。

均相催化剂和它们催化的反应物处于同一种物态(固态、液态、或者气态)。

多相催化剂和它们催化的反应物处于不同的状态。

酶是生物催化剂。

活的生物体利用它们来加速体内的化学反应。

如果没有酶,生物体内的许多化学反应就会进行得很慢,难以维持生命。

大约在37℃的温度中(人体的温度),酶的工作状态是最佳的。

如果温度高于50℃或60℃,酶就会被破坏掉而不能再发生作用。

因此,利用酶来分解衣物上的污渍的生物洗涤剂,在低温下使用最有效。

2.2 按组成的组分分催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。

非均相催化剂呈现在不同相(Phase)的反应中,而均相催化剂则是呈现在同一相的反应。

一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。

化肥催化剂产品分类、型号和命名 ()

化肥催化剂产品分类、型号和命名 ()

HG 2559—941 主题内容与适用范围本标准规定了化肥催化剂产品分类、型号构成、命名原则和方法。

本标准适用于合成氨、制酸、合成醇及部分石油化工生产中所用固体催化剂、净化剂产品的类别划分、型号构成、命名方法的管理工作,也适用于识别化肥催化剂、净化剂产品类型和差异。

2 分类2.1 化肥催化剂产品的分类是以其在合成氨、制酸、合成醇及部分石油化工生产过程中的基本用途为基础,共分10大类。

类别代号用类别名称的第一或第二个汉字的汉语拼音第一个大写字母表示。

如表1。

表 1 产品类别和代号2.2 在每个大类中根据产品的具体使用特性和化学成分构成的不同,又分为支类,支类代号由类别代号和一位阿拉伯数字组成。

如表2。

表 2 产品支类和代号3 型号3.1 化肥催化剂产品型号用于区别具体产品的不同用途或不同特点,它位于基本名称之前。

3.2 产品型号一般由一个汉语拼音字母和三位阿拉伯数字组成,字母表示产品的类别代号,位于型号最前面;百位数字与字母组成产品支类代号;十位和个位数字表示产品的顺序。

顺序号一字线之后的数字表示同一型号具有某种不同特点的产品。

3.3 产品型号中的顺序号(含一字线后的数字)用以区别同一支类或同一型号具有不同特点的产品,一般以产品命名先后为序。

3.4 产品型号后的字母,表示产品外观几何形状的特征代号。

3.5 产品型号一字线后的字母“H”,表示预还原型产品。

4 命名4.1 化肥催化剂产品的全名称由型号加基本名称组成。

基本名称一般以产品的具体使用特性为基础,必要时也可以用主要活性组份名称和用途联名。

4.2 产品的化学成分构成,制备工艺、性能等与已正式命名的原型号相似,命名时归为原型号。

4.3 产品的化学成分构成与原型号基本相同,但制备工艺不同或有较大改进,且性能又有所提高者,命名时在原型号后加“─n(n=1,2,3……)”。

4.4 产品的化学成分构成有较大变化,制备工艺相同或有较大改进,且性能有较大提高,命名给予新型号,在支类代号后按命名先后顺序排列。

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