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。

参考文献：

[1]张宝军，王斯晗，曲家波，等．合成氨催化剂技术进展及工业应用[J]．四川化工与腐蚀控制，2003，（5）

[2]钱伯章．合成氦催化剂的生产和技术进展[J]．中氮肥，2003，（5）．

[3]唐新宇，魏元堂．国内新型氨合成催化剂的开发和应用[J]．化学工业与工程技术，2001，22（2）．

合成氨的工艺流程 (1)

合成氨工艺流程 氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。 德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下： N2+3H2≒2NH3 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 1.合成氨的工艺流程 (1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 ① 一氧化碳变换过程 在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ 由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。 ② 脱硫脱碳过程 各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。 粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。 一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。 4

-合成氨原料气的制备方法

年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作 为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代 传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化

合成氨催化剂的生产和技术

合成氨催化剂的生产和技术 钱伯章 (金秋石化科技传播工作室,上海200127) 摘 要 介绍了世界合成氨催化剂发展历程、新开发的合成氨催化剂种类,同时评述了我国化肥催化剂研发和生产近况,对我国化肥催化剂性能进行了评价。 关键词 合成氨 催化剂 化肥 生产 技术 进展 收稿日期:2003-07-14。 作者简介:钱伯章,高级工程师,1963~1996年任职于中国石化上海高桥分公司,2001年创立金秋石化科技传播工作室,从事石油化工技术和经济信息调研和传播工作,获各种各级荣誉奖60余项,出版著作3部,发表论文500余篇。 1 合成氨催化剂的开发历程 世界需求氮肥(折氮量)将从2001年11060亿吨增加到2003年11112亿吨,世界氮肥(折氮量)能力现为11327亿吨/年(合成氨能力116亿吨/年)。 2005年前,全世界将有约6150Mt/a 合成氨装置投产。沙特阿拉伯化肥公司(SAFCO)(沙特基础工业公司子公司)兴建的世界最大单系列合成氨装置将于2005年投产,该装置能力为3kt/d(约110Mt/a),它比现有的最大装置大50%。另外,4kt/d 规模的装置也已完成初步设计。 现在,世界最大单系列新建装置为阿根廷Profertil 公司的2105kt/d 装置,采用海尔德-托普索技术。印度尼西亚博廷拥有2kt/d 装置。巴斯夫在比利时拥有2106kt/d 装置,由乌德公司建设。KBR 公司在特立尼达建有3套1185kt/d 装置,第4套装置正在建设中,第3套装置由加勒比氮肥公司运作,产能已达2kt/d,所有这几套装置都采用KBR 公司KAAP 技术(KB R 先进合成氨工艺)用于氨合成。 大型装置可实现经济规模,单系列装置规模翻番,可减少投资费用约20%,按照当今技术,放大到313kt/d 也是可行的。KBR 己设计了4kt/d 装置,除主转化器和氨转化器为并列设置外,所有其他设备均为单系列。 世界大约10%的能源用于合成氨生产,所以,合成氨工艺和催化剂的改进将对矿物燃料的消费量产生重大影响。 自上个世纪80年代后期以来,合成氨技术继续向前发展,并建设了规模更大的装置,每吨合成氨生产的能耗也降到了28GJ 。一种铁钴催化剂引入了ICI 公司的LC A 流程,LC A 工艺中合成内件 的操作压力为8MPa 。1992年,第一个无铁的氨合 成催化剂由凯洛格公司(现KB R 公司)应用于其KAAP(Kellogg 高级氨合成工艺)工艺中。这种钌催化剂以一种石墨化的碳作为载体。据称其活性是传统的熔铁催化剂的10~20倍。在反应中,这种催化剂具有不同的动力学特征,内件可在低于化学计量的氢/氮比及约9MPa 压力下操作。 自从Haber 和Mittasch 研究之后,几乎没有发现高活性的催化剂,因此熔铁催化剂仍是广泛应用的催化剂。它具有高内在活性,长使用寿命和高密度特点,除这些优点外,它最公认的优点是价格便宜。 尽管熔铁催化剂有很多优点,但人们一直在努力开发新型催化剂,并对无铁类催化剂产生了浓厚兴趣。上个世纪70~80,日本积极寻求开发钌基催化剂。继在ICI AMV 和LCA 工艺中推出铁-钴系催化剂后,在KAAP 工艺中采用的以碳为载体的钌催化剂推动了氨合成催化剂的发展。完全不含铁、不含钌的催化剂(如Cs/Co 3Mo 3N 催化剂),其活性介于熔铁类和钌系催化剂之间,活性低于钌系催化剂。Cs/Co 3Mo 3N 催化剂、KM1R 催化剂(托普索的熔铁催化剂)和以碳为载体的含钡6%、含钌617%的催化剂在氢/氮比各为3B 1和1B 1的工艺条件下作出的对比可以看出,Cs/Co 3Mo 3N 催化剂的动力学特征介于熔铁和钌基催化剂之间,但它在600e 空气中焚烧时可再生成

合成氨催化剂的研究进展

合成氨催化剂的研究进展 摘要：近20多年来，随着英国BP公司钌基催化剂的发明和我国亚铁基熔铁催化剂体系的创立，标志着合成氨催化剂进入了一个新的发展时期，本文主要介绍通过合成法合成的几种催化剂的研究进展。 关键字：合成氨；催化剂；合成法 Abstract:Over the past 20 years, with the invention of the British BP ruthenium catalysts and creation of ferrous base molten iron catalyst system in our country, marked the ammonia synthesis catalyst has entered a new period of development, this paper mainly introduces through the several means of catalyst research progress of synthesis method of synthesis. Key Words: Ammonia; The catalyst; synthesis 前言 合成氨指由氮和氢气在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。合成氨工业需要较低温度和压力下具有较高活性的催化剂。90多年来，世界各国从未停止过合成氢催化剂的研究与开发。目前，工业催化剂的催化效率在高温下已达90％以上，接近平衡氨浓度(因压力而异)。例如，在15 a MP及475℃下，A301催化剂的催化效率接近100％。要提高催化剂的活性，就只有降低反应温度．另一方面，工业合成氨的单程转化率只有15％～25％，大部分气体需要循环，从而增加了动力消耗。为了提高单程转化率，也只有降低反应温度才有可能。因此，合成氨催化剂研究总的发展趋势，就是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。而传统的催化剂是以亚铁基传统催化剂为基础发展的，但是工业效率一般不高，而现代工业一般是以合成催化剂来实现的，相对于传统催化剂，合成催化剂的效率要高很多。 几种合成氨的合成催化剂及催化机理 热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐

合成氨发展史及未来的发展方向

合成氨 发展史及未来的发展方向

合成氨发展史及未来的发展方向 各位同事工友们,下午好: 我今天演讲的题目就是“合成氨发展史及未来的发展方向”,就是一种科普性质的讲义,作为一个搞氨合成的专业技术人员来说,知道合成氨的发展历史与未来的发展方向,对把握我们公司的发展与了解我们的现状,很有必要与意义。 一、为什么叫合成氨 我们把氨叫做合成氨,为什么在氨的前面加了“合成”两个字,我们知道氨的分子式就是NH3,由于氨的不活泼性,使得人们直到19世纪晚期仍然普遍认为将氮与氨直接合成氨就是不可能的,20世纪初,虽然有人借助催化剂的作用合成了氨,但仍然认为无法工业化,因为确实遇到了诸如可供实际工业使用的催化剂难以找到、高温高压能够抵抗氢腐蚀的材料无法解决等问题,可以认为合成氨的技术开发历程阻力重重,举步维艰,经过千万次的不懈努力,才使得世界上第一座工业规模的氨系统于1913年在德国建成投产。从此开创了氮肥工业的新纪元。为了纪念氨开发的艰难,特在氨前面加“合成”两个字。 二、合成氨在国民经济中的地位与作用 1、用氨制造氮肥。我们知道土壤所缺的养份主要就是氮磷、钾。从解放前直至改革开放初期,中国的粮食产量一直不能自给自足,主要原因就是中国几乎所有的土壤都需补氮。

由于合成氨工业不能满足农业施肥的需要,土壤补氮不足,农作物只能在低产水平上徘徊(300斤过黄河,400斤跨长江),为了满足粮食生产的需要,我国一直把发展化肥工业作为整个化学工业的首要任务,中国要以全世界7%的耕地来养活全世界22%的人口。经过60多年的发展,我国合成氨制造与氮肥产量已居世界首位,合成氨作为制造氮肥的主要原料,为粮食增产、农民增收、社会稳定立下了汗马功劳。 2、氨的工业用途 氨就是氮的一种固定形式,除少数场合直接使用外,更主要的就是使用其中的氮与其她物质化合而成各种不同的含氮化合物,然后再用于各工业领域。 虽然氮分子只由两个氮原子组成,但就是氮原子可以形成三个键,如果这三个键都与氢原子相联,就形成了氨(NH3),将氨的氢原子以各种不同的化学物质取代,就会的到不同的衍生物。 氨中的氢原子被碳(C)取代后,由于碳的加入,氨由无机物而变为有机物---胺,按取代氢原子数目多少而依次排列为伯胺、仲胺与叔胺,这些都就是重要的化工原料。在特殊情况下,氮还可以产生第四个键,如也被碳(C)取代,即成为季胺,这就是构成人体的重要组成部分:胆胺及胆碱的基础。 氨基与苯环相联,就构成苯胺,这就是苯胺系如染料的基础原料,同时也就是重要的有机化工原料,例如聚氨脂塑料以

合成氨复习题答案

合成氨复习思考题 一、选择题 1、使用不同催化剂，甲烷蒸气转化反应速度是（B ）。 A、相同 B、不相同 2、脱碳工序采用的苯菲尔法属于（B ）。 A、物理吸收； B、化学吸收； C、水吸收 3、合成氨原料气的脱硫采用氧化锌法脱有机硫要求的温度是（A ）。 A、较高， B、较低, C、无所谓。 4、一氧化碳随变换的进行其最适宜温度（B ）。 A、不断升高, B、不断降低, C、没有变化 { 5、合成氨生产中甲烷蒸汽转化从化学平衡角度看,应尽可能在什么条件进行（ B ）。 A、低温. 低压. 低水碳比 B、高温. 低压. 高水碳比 C、低温. 低压. 高水碳比。 6、甲烷蒸汽转化防止析碳的主要措施是（ C ）。 A、升温, B、增压, C、适当提高蒸汽用量(水碳比)。 7、合成氨原料气净化中少量CO的脱除反应称为（ B ）。 A、氧化反应, B.甲烷化反应, C.裂解反应。 8、热钾碱法脱碳的过程分为吸收和再生过程，其吸收过程温度应该在（ B ）。 A、较低的温度下进行 B、较高的温度下进行 C、无所谓。 10、下列反应方程式不是二段转化反应的是（ D ）。 】 +1/2O2=H2O（g）+Q +H2O（g）=CO+3H2-Q + O2 =2CO2 +Q +4H2=CH4+2H2O（g）+Q 11、甲烷蒸汽转化是在加压下的（ C ）反应。 A. 强放热Ｂ．弱放热Ｃ．强吸热Ｄ．弱吸热 12、一段炉转化管外部传热方式为（B ），管内传热方式为（ A ）。 A．强制对流给热 B. 辐射传热 13、一段炉催化剂中毒后，会引起炉内温度（ B ）。 A．下降 B 上升 C 不变

14、热保护催化剂一般放在二段炉的（ C ） A. 下部 B. 中部 C. 上部 《 15、一般情况下,更换催化剂的主要原因是( A、B ). A. 活性下降 B. 阻力上升 C. 年限 16、脱硫工序中,最难脱除的硫化物是( D ). A.硫化氢 B. 硫醇 C. 硫醚 D. 噻吩 17、钴钼加氢催化剂中真正起活性作用的是( C ). A. CoO B. MoO3 C. MoS2 D. Co9S8 18、贫液循环量越高,脱碳吸收塔出口残余CO2含量( A ). A. 越低 B. 越高 C. 不变 19、下列物质中不属于苯菲尔溶液的组成成分是（C ） A、K2CO3 B、二乙醇胺 C、KHCO3 D、V2O5 》 20、下列关于氨合成催化剂的描述，哪一项是正确的( A )。 A．温度越高，内表面利用率越小B．氨含量越大，内表面利用率越小C．催化剂粒度越大，内表面利用率越大D．催化剂粒度越小，流动阻力越小21、氨合成时，提高压力，对氨合成反应( A )。 A．平衡和速率都有利B．平衡有利，速率不利 C．平衡不利，速率有利D．平衡和速率都不利 22、下列不属于甲烷转化催化剂的组成是（D） A．氧化镍 B. 氧化铝 C. 氧化镁 D. 氧化铁 23、甲烷化催化剂还原反应为（ B ）。 A. 强放热Ｂ．弱放热Ｃ．强吸热Ｄ．弱吸热 · 24、在甲烷化反应中,每1%CO反应温升大约为( B )℃。 A. 59 B. 72 C. 159 25、在工业条件下进行的甲烷转化反应为( B )。 A. 外扩散控制 B. 内扩散控制

合成氨催化剂

合成氨催化剂的研究 摘要:合成氨是重要的化工原料, 合成氨工业在国民经济中占有重要地位, 因此合成氨工艺和催化剂的改进对降低能耗、提高经济效益有巨大影响。文章对合成氨催化剂的研究进展进行了评述, 提出合成氨催化剂的发展建议。目前，铁是合成氨工业中广泛应用的催化剂，它具有高内在活性，长使用寿命和高密度特点，活性温度在500℃左右，尽管铁催化剂有许多优点，但人们一直在努力开发新型催化剂。 关键词: 合成氨; 催化剂; 传统熔铁催化剂；钌基催化剂研究进展 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。钌基催化剂的发明、铁基催化剂体系的创立和三元氮化物催化剂的问世无不凝聚了几代科研工作者的心血。 钌基催化剂的发明、铁基催化剂体系的创立和三元氮化物催化剂的问世无不凝聚了几代科研工作者的心血。氨合成反应是一个可逆放热且气体体积缩小的过程,从热力学角度考虑,要达到或接近平衡转化率,催化反应应该在较低的温度和较高的压力下进行。然而温度的降低会使反应速率下降,压力的提高又会使能耗大大增加。从20世纪初Harber等开发出合成氨铁催化剂以来,铁催化剂在氨合成中的应用就越来越广泛。该催化剂具有价格低廉、稳定性好等特点,一般采用熔融法制备,以磁铁矿和铁为主要原料,添加各类助剂化合物,经电阻炉熔炼后,再冷却、破碎筛分成不同颗粒的铁催化剂。研究表明,最好的熔铁催化剂应该只有一种铁氧化物(单相性原理),任何两种铁氧化物的混杂都会降低催化活性,而铁氧化物氨合成的活性次序为:Fe1-xO>Fe3O4>Fe2O3>混合氧化物。实际应用中,由于铁催化剂起活温度比较高,大型氨厂通常是在400℃～500℃和20.0MPa～30.0MPa条件下使用,在氨合成生产过程中,对设备的要求也比较苛刻,能耗巨大。而压力的降低,不仅可降低压缩气体能耗,还可采用廉价易得的机械和设备,使投资和操作费用降低。因此,开发在低温和较低压力下仍具有较高活性的新型氨合成催化剂,就成为合成氨催化剂研究的关键。目前研究开发的氨合成钌(Ru)基催化剂,由于在低温低压等温和的条件下具有较高的活性,被誉为第二代氨合成催化剂。

合成氨原料气的生产

合成氨原料气的生产 一．煤气化 （1）气化原理 煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时可将煤近似看作碳。 ①反应速率 以空气为气化剂 C+O2→CO2 △H=-393.770kJ/mol C+1/2O2→CO △H=-110.595kJ/mol C+CO2→2CO △H=172.284kJ/mol CO+1/2O2→CO2 △H=-283.183kJ/mol 在同时存在多个反应的平衡系统，系统的独立反应数应等于系统中的物质数减去构成这些物质的元素数。 以水蒸气为气化剂 C+H2O→CO+H2 △H=131.39kJ/mol C+2H2O→CO2+2H2△H=90.20kJ/mol CO+H2O→CO2+H2△H=-41.19kJ/mol C+2H2→CH4△H=-74.90kJ/mol ②反应速率 气化剂和碳在煤气发生炉中的反应属于气固相非催化剂反应。随着反应的进行，碳的粒度逐渐减小，不断生成气体产物。反过程一般由气化剂的外扩散、吸附、与碳的化学反应及产物的吸附，外扩散等组成。反应步骤分为： A. C+O2→CO2 的反应速率研究表明，当温度在775O C以下时，其反应速率大致表示为： R=ky o2 式中 r-碳与氧生成二氧化碳的反应速率 k-反应速率常数 y o2- 氧气的速率 B.C+CO2→2CO的反应速率此反应的反应速率比碳的燃烧反应慢得多， 的一级反应。 在2000O C以下属于化学反应控制，反应速率大致是CO 2

C.CO+H2O→CO2+H2的反应速率碳与水蒸气之间的反应，在400-1000O C 的温度范围内，速度仍较慢，因此为动力学控制，在此范围内，提高温度是提高反应速率的有效措施。 二．制取半水煤气的工业方法 由以上可知，空气与水蒸气同时进行气化反应时，如不提供外部热源，则气+CO)的含量大大低于合成氨原料气的要求。为解决气体成分与热量化产物中(H 2 平衡这一矛循，可采用下列方法： (1)外热法如利用原子能反应堆余热或其他廉价高温热源，用熔融盐、熔融铁等介质为热载体直接加热反应系统，或预热气化剂，以提供气化过程所需的热能。这种方法目前尚处于研究阶段。 50%左右)和水蒸气作为气化剂同 (2)富氧空气气化法用富氧空气(含O 2 时进行气化反应。由于富氧空气中含氮量较少，故在保证系统自热运行的同时，半水煤气的组成也可满足合成氨原料气的要求。此法的关键是要有较廉价的富氧空气来源。 (3)蓄热法空气和水蒸气分别送入燃料层，也称间歇气化法。其过程大致为：先送入空气以提高燃料层温度，生成的气体(吹风气)大部分放空；再送入水蒸气进行气化反应，此时燃料层温度逐渐下降。所得水煤气配入部分吹风气即成半水煤气。如此间歇地送空气和送蒸汽重复进行，是目前用得比较普遍的补充热量的方法，也是我国多数中、小型合成氨厂的重要气化方法。 三.间歇式生产半水煤气 工业上间歇式气化过程，是在固定层煤气发生炉中进行的，如图3-3。块状燃料由顶部间歇加入，气化剂通过燃料层进行气化反应，灰渣落入灰箱后排出炉外。

合成氨的工业催化简介

吉林化工学院 工业催化学科知识 文献综 述 课题题目：合成氨的催化工业简介 班级：化工0801学号：08110119姓名：张迪日期：2010.12.1

合成氨的催化工业简介 合成氨 合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名：氨气。分子式NH3英文名：syntheticammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。 一、合成氨-基本简介 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 ①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。 ②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。 ③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。 用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液

氨常用作制冷剂。 贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。 二、合成氨-构成发现 德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。 合成氨反应式如下：N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”) 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工

合成氨工艺

合成氨工艺 合成氨的介绍 基本简介： 生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。 ①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。 ②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。 ③煤（焦炭）制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。 用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。

贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。 合成氨反应式如下：N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下为：“催化剂”) 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1 亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产

合成氨现状及发展趋势、前景展望

氨 氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。 合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。 合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。液氨常用作制冷剂。 铵根离子NH4+，其中氮的化学价为-3，NH3是氨气。 发现 德国化学家哈伯(F.Haber，1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下： N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应，等号上反应条件为：“高温高压”，下反应条件为：“催化剂”) 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 工艺流程 1.合成氨的工艺流程 (1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑

合成氨催化剂

合成氨催化剂 摘要：合成氨是重要的化工原料，合成氨工业是化学工业的支柱产业。合成氨工艺主要是对催化剂的研究，文章对合成氨催化剂作研究进展概述，提出了对合成氨催化剂发展的建议。关键词：合成氨催化剂发展 合成氨是重要的化工原料。氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。合成氨工业在国民经济中占有重要地位, 合成氨是一个大吨位、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。 合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。至今仍没有开发出与其低压高活性相匹配的低压合成工艺，因此，以催化剂为核心技术，通过对催化剂的深入研究，以提高合成氨工业的综合效益。 1、催化剂合成氨的反应机理 热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为： xFe+N2→FexN FexN+[H]吸→FexNH FexNH+[H]吸→FexNH2 FexNH2+[H]吸FexNH3xFe+NH3 在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能， 因而反应速率加快了。 合成氨铁催化剂以来,铁催化剂在氨合成中的应用就越来越广泛。该催化剂具有价格低廉、稳定性好等特点,一般采用熔融法制备,以磁铁矿和铁为主要原料,添加各类助剂化合物, 经电阻炉熔炼后, 再冷却、破碎筛分成不同颗粒的铁催化剂。研究表明, 最好的熔铁催化剂应该只有一种铁氧化物(单相性原理)任何两种铁氧化物的混杂都会降低催化活性,而铁氧化物氨合成的活性次序为:Fe1-XO>Fe3O4>Fe2O3>混合氧化物[1]。实际应用中,由于铁催化剂起活温度比较高,大型氨厂通常400℃～500℃和20.0M Pa～30.0MPa的条件下使用,在氨合成生产过程中,对设备的要求也比较苛刻,能耗巨大。而压力的降低,不仅可降低压缩气体能耗, 还可采用廉价易得的机械和设备, 使投资和操作费用降低。因此,开发在低温和较低压力下仍具有较高活性的新型

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。 参考文献： [1]张宝军，王斯晗，曲家波，等．合成氨催化剂技术进展及工业应用[J]．四川化工与腐蚀控制，2003，（5） [2]钱伯章．合成氦催化剂的生产和技术进展[J]．中氮肥，2003，（5）． [3]唐新宇，魏元堂．国内新型氨合成催化剂的开发和应用[J]．化学工业与工程技术，2001，22（2）．

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。在实际生产中，还需要考虑浓度对化学平衡的影响等，例如，采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合气体中分离出去，以促使化学平衡向生成NH3的方向移动。 2、应用及用途 2.1 催化类型 熔铁催化剂一般用于氧化还原反应。 2.2 应用 主要用于合成氨厂的氨合成过程，催化的反应为 N2+3H2→2NH3 目前国内大型合成氨厂主要使用A103、A110系列和ICI47-1型号，而其他型号主要用于中、小型合成氨厂。 此类催化剂也可用于冶金工业、电子工业中催化氨分解制纯氢和纯氮气体。A106主要用于冶金工业、电子工业使氨分解为纯净的H2和N2。NH4分解温度650℃，常压下空速1000～2000 h-1。A110-4在低温下有较高活性，是一种理想的合成氨催化剂，用于冶金、电子工业中是氨分解为纯净的H2和N2，亦可用于H2，N2混合气中脱除CO，CO2。另外此催化剂暴露在空气中会迅速燃烧失去活性。 3、制备方法 制法基本为熔融法。将磁铁矿(Fe3O4)砂精选，然后与氧化铝、石灰石、硝酸钾一起混合，若有其他助剂也同时混入。混合均匀后置于电炉中，再加一定量金属铁，通电使这些物料熔融。待完全熔化后，倾出至铁盘中，待冷却后破碎、磨角、过筛分级，即得无规则形状

第2讲 合成氨原料气的制备方法讲解

第二讲合成氨原料气的制备方法 一、氨的性质、用途及合成氨生产流程简介 1、氨的性质 氨在标准状态下是无色气体，比空气轻，有刺激性臭味，长时间接触对人体有害，应采取安全措施。（人们在空气中氨浓度>100ppm的环境中，每天接触8小时会引起慢性中毒；5000～10000ppm时，只要接触几分钟就会有致命危险。） 氨在常温下比较稳定，在高温、电火花或紫外光的作用下可分解为氢气和氮气。氨能与许多物质发生反应。 与氧气反应生成NO，与CO2反应生成氨基甲酸铵，然后脱水成尿素。 催化剂 4NH3+5O24NO+6N2O 2NH3+CO2NH4COONH2 氨与无机酸反应。 2、氨的用途 氨在国民经济中有着重要意义，在很多领域都有广泛的应用。具体用途可以归为以下几类： 1)直接用作化学肥料。 2)制取氮肥的原料。 3)工业上用于制造炸药和各种化学纤维及塑料。 4)其他工业用途，如制冷剂、冶金以及制药行业。 3、合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下：

1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作 为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替 代传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到0.1ppm以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气，其反应为： 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按供热方式的不同，制取粗原料气有下述三种方法： ?外部供热的蒸汽转化法（此法广泛用于天然气、石脑油等轻质烃类为原料的合成氨 厂。） ?内部蓄热的间歇操作法（此法分为吹风和制气两个阶段。可适用于焦炭和煤为原料 的合成氨厂，我国中、小型氨厂多采用此类方法。） ?自热反应的部分氧化法（在高温下利用不完全燃烧放出的热量来保证吸热的制气反 应进行，以维持过程连续的自然操作。此法比较简单，不需外部供热，但需要提供氧气或富氧空气，重油和煤的连续气化一般用此法。） 按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。

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。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[4] 。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。 1.1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的氧化反应和企划反应速度很缓慢。含有多种助剂的Fe1-xO基催化剂在动力学上是稳定的，母体中只有一种特氧化物（Fe1-xO）和一种晶体结构（Wustite），维氏体单独存在于催化剂中是才具有活性。研究发现具有维氏体（Fe1-xO,0.04≤x≤0.10）相结构的氧化亚铁基氨合成催化剂具有最高活性，而非磁铁矿（Fe3O4）相还原的到的催化剂具有最高活性。 1.2稀土作助剂的催化剂 稀土元素包括钪、钇和原子序数从57～71的镧系元素, 由于其内层4f 电子的数目从0～14逐个逐满所形成的特殊组态, 造成稀土元素特有的催化、电化学等性质和特殊的应用。80年代初, 研究发现在铁基合成氨催化剂中添加稀土元素, 稀土元素氧化物添加剂(CeO )富集于催化剂表面, 经还原后与Fe形成Ce- Fe 金属化物, 促进Fe 向N: 输出电子, 加速氮的活性吸附, 提高了催化剂的活性; Ce由界面向基体的迁移速度比K慢, 使Ce比K能更长时间保留在界面, 发挥其促进活性的作用, 保证催化剂具有更长的使用寿命[5]。 研究了Fe2Ce金属间化合物对合成氨反应的催化活性的影响。研究发现，经600℃空气中焙烧4h氧化处理后，Fe2Ce 催化剂在450℃以上仍然具有很好的合成氨活性。 1.3、合成氨纳米催化剂 根据气固相反应理论，金属晶格缺陷越多，比表面积越大，活性中心越多，其催化性能就越好。所以随着纳米微粒粒径的减小，比表面积逐渐增大，吸附能力和催化性能也随之增强[6]。目前合成氨纳米催化剂主