浅析合成氨催化剂

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2.1 母体的选择
可以选做钌基合成氨催化母体的化合物很多 ,但是 ,同其它 负载型催化剂的母体作为与一般化合物相比 ,由于羰基官能团的 存在 ,以及不含阴离子配体的原因 ,Ru3(CO)12 优点明显 ,被 认为是制备钌系合成氨催化剂理想的活性母体。
2.2 载体的选择
载体的目的在于增大催化剂的比表面 ,分散活性组分 ,防止 金属粒子烧结 ,并通过自身的 SMSI,直接影响催化剂的物理结构 与形态 ,影响催化剂的活性。另外 ,考虑到实际应用环境 ,载体 要具有足够的机械强度、尽可能大的比表面 ,以及特定的电子性质。 因此 ,钌基合成氨催化剂多选用金属氧化物和各种处理过的碳材 料作为载体。
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。1979 年 ,英 国 ICI 公司首先研制成功了含有稀土元素的 Fe-C0 催化剂 ,又称 74-1 型含钴催化剂 ,并且还将其应用于 ICI-AMV 工艺中 [2]。目前 的研究发现 ,试图通过添加其它的稀土氧化物来改善催化剂的性 能 ,使其活性超过 Fe-C0 催化剂已经变得相当困难。
浓度为 Cmol/L。
类似于“盐酸 + 氢氟酸混合酸中盐酸、氢氟酸的分别测定”、“盐
酸 + 磷酸混合酸中盐酸、磷酸的分别测定”二节 ,
1)当 pH 值达到 3.14 时 ,可得 :
(0.98x+0.5y+0.914z)V=CA
(7)
式中 ,A- 标准氢氧化钠溶液的消耗体积 ,ml。
2)当 pH 值达到 7.20 时 ,可得 :
(0.02x+0.5y+0.5z)V=C(B-A)
(8)
式中 ,B- 标准氢氧化钠溶液的累积消耗体积 ,含 A,ml。
3)当 pH 值达到 8.30 时 ,可得 :
0.426zV=C(D-B)
(9)
Basic Science 基础科学
式中 ,D 为标准氢氧化钠溶液的累积消耗体积 ,含 B,ml。 由(9)式可求出 z,即酸液中磷酸的浓度 ,再由(7)、(8) 二式 ,即可解出 x、y,即酸液中盐酸及氢氟酸的浓度。 6 现场应用情况 经过现场应用试验 ,获得了较为令人信服的效果 ,也得到了 油田公司二级单位监督部门的认可。我站连续几年得到此项监测 工作的工作量。 7 一步工作的方向 在实验室内 ,配成一定组成的盐酸 + 氢氟酸、盐酸 + 磷酸、 盐酸 + 氢氟酸 + 磷酸几种混合酸液 ,用上述方法测定 ,对实验结 果进行对比分析 ,验证本论文所提出的测定方法的可靠性。
1 铁基合成氨催化剂研究
氨合成催化剂是合成氨工业的核心内容。传统的合成氨催化 剂于 20 世纪初由德国 BASF 公司研制开发 [1],主要由磁铁矿组成 , 其中加入少量不可还原氧化物 ,如 K、Ca、Al 等作为促进剂 ,即 构成了一系列不同型号的催化剂。
1.1 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 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。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。
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由(3)、(4)、(5)、(6)式之任意二式 ,即可解出 x、y,即 酸液中盐酸及磷酸的浓度。
5 盐酸 + 氢氟酸 + 磷酸混合酸中盐酸、氢氟酸、磷酸 的分别测定方法
设酸液中盐酸的浓度为 xmol/L,氢氟酸的浓度为 ymol/L,磷酸
的浓度为 zmol/L,取样体积为 Vml,用于滴定的标准氢氧化钠溶液
2 钌基合成氨催化剂
1972 年 Ozaki 等发现 ,钌为活性组分、金属钾为促进剂、活 性炭为载体的催化剂对氨合成有很高的活性 ,在常压下的活化能 为 6 911kJ/mol,打开了钌催化剂研究之先河。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。
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成演化过程与模式[J].岩石力学与工程学报,2007(12). [2]王军.边坡稳定性的赤平极射投影法分析[J].今日科苑,
2008(20).
[3]杨涛,周德培,雷承第,冯君,罗阳明.柔性防护边坡的 稳定性分析[J].岩石力学与工程学报,2006(2).
113 2011•2(上)《科技传播》
3 发展展望
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 ,而钉基 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 农业大国和世界上最大产氨国 ,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 ,为适应合成氨低温低压节能降 耗工艺的要求 ,氨合成催化剂的研究从未间断 ,作为科技工作者 , 要有高度的责任感和使命感 ,不仅要跟踪新型催化剂的研制、开 发 ,更要将已生产定型的性能良好、附加值高的产品大力推向市场 , 为我国的合成氨工业做出更大的积极贡献 ,从而提高我国在研究 和生产领域的综合竞争实力。
基础科学 Basic Science
浅析ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成氨催化剂
姜东昌 ,韩 海 ,马 江 中国矿业大学化工学院 ,江苏徐州
221008
摘 要 合成氨工业是化学工业的支柱产业 ,在事关国民经济的诸多领域中都占有举足轻重的地位。合成氨工业离不开
催化剂 ,因此合成氨催化剂的选择对于实现节能减排、提高经济效益具有巨大影响。文章通过对多种典型合成氨催化剂的
1.2 亚铁型氨合成催化剂
FeO 化学性质不稳定 ,其中的 Fe2+ 显中间价态 ,在常温下能 缓慢发生歧化反应。但是含多种促进剂的Fe1- □? O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- □? O和一种晶体 结构 ,只有维氏体单独存在于催化剂是才具有高活性。1986 年 , 浙江工业大学刘华章 [3] 等人通过对合成氨催化剂活性与其母体相 组成进行系统研究 ,发现了催化剂的活性随母体相呈双峰形曲线 变化 ,并且当母体相为维氏体Fe1- □? O时具有最高的活性和极易 还原的性能。这一结果发现打破了传统的火山形分布理论 ,在合 成氨催化剂的研究和发展过程中具有里程碑的意义 ,同时对新型 合成氨催化剂 A301 和 ZA-5 的开发提供了重要的指导意义。
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参考文献 [1]刘化章,胡樟能,李小年,等.ZA-3型氨合成催化剂研究 报告I一实验研究[J].浙江工学院学报,1993,2:15-19. [2]刘化章,李小年,胡樟能,等.ZA-5型氨合成催化剂的 研究——基本物化特性与表征U丁[J].化肥工业,1999,26(3): 7-13. [3]刘化章,李小年,胡樟能,等.ZA-5型氨合成催化剂的研 究——催化性能及其动力学[J].化肥工业,1999,26(4):17-21. [4]刘化章,李小年,胡樟能,等.ZA-5型氨合成催化剂的研 究——工业应用[J].化肥工业,1999,26(5):20-24.
承载力特征值的 2 倍 ,可根据桩身强度等级大小 ,适当加大。
参考文献 [1]建筑桩基技术规程 JGJ94-94[S].北京:中国建筑工业出 版社,1995. [2]建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002[S].北京:中国建筑 工业出版社,2002. [3]建筑基桩检测技术规范 JGJ 106-2003[S].北京:中国建 筑工业出版社,2003. [4]阎明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北 京:中国水利水电出版社,2001.
参考文献 [1]华中师范大学,东北师范大学,陕西师范大学版编著.分 析化学[M].2版(附录表一).高等教育出版社,1981.
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2.3 促进剂
不同载体的催化剂体系 ,其机理及活性的差别很大 ,但无论 是何种载体的催化剂体系 ,都必须加入促进剂。在合成氨反应中 , 加入促进剂后的负载钌催化剂 ,活性可以提高 1~2 个数量级。对 钌基催化剂 ,促进剂的活性和它的电负性有关。其结构因素不像 铁基合成氨催化剂那么敏感 ,且电负性越小 ,活性越大 ,因此常 选用电负性较小的碱金属和碱土金属元素作为促进剂 ,同时 Aika 等发现稀土氧化物也是钌基氨合成催化剂的有效促进剂。
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6 结论 自动站单轨运行期间我们的工作减轻了 ,采集的数据更加精 确了 ,报表预审与人工站报表预审和双轨运行时的报表预审相比 工作量也小一些 ,但我们不能因此而疏忽这项工作 ,要按照以上 几个方面对记录认真校审 ,确保报表出门合格。 参考文献 [1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社, 2003. [2]中国气象局监测网络司.地面气象测报业务系统软件操作 手册[M].北京:气象出版社,2005,1. [3]《地面气象观测规范》技术问题综合解答.
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[2]山乐胜.应用氧化镁法烟气脱硫工艺的可行性分析[J].山 东电力技术,2003(6):14-16.
[3]郭如新.镁剂在烟气脱硫领域中的应用[J].海湖盐与化 工,2003(3):8-11.
[4]冯立成,易泽明.烟气镁法脱硫技术研究[J].四川环境, 1996(4):49-50.
综合分析评述 ,最后对合成氨催化剂的前景进行了展望。
关 键 词 合成氨 ;催化剂 ;应用 ;展望
中图分类号 O6
文献标识码 A
文章编号 1674-6708(2011)36-0104-02
合成氨催化剂自 1905 年被哈伯发现以来 ,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。但是也 必须意识到 ,合成氨工业在实际生产中也耗用了大量能源 ,在全 球性气候灾害日益加剧的今天 ,如何对现有催化剂进行改进 ,以 提高合成氨工业的综合效益 ,需要化工科研工作者付出更多的心 血。
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点和陡降段 ,每级沉降量基本均匀 ,为一条完整连续的平缓光滑 曲线。根据《建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)》相关规定 , 判断所测单桩复合地基承载力特征值均不小于 300kPa。
2 结论 1)在静载试验前做低应变检测 ,静载试验在荷载作用下可能 使桩的初始状态发生改变 ,对检验桩是否存在缺陷带来偏离 ; 2)当静载试验时发现承载力有问题 ,检验结束后要立即进行 桩身检验 ,探查桩头是否被压坏或用低应变检测判定桩身某个部 位是否存在缺陷 ; 3)复合地基静载试验最大加载量 ,不一定刚好等于复合地基
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