FeO基氨合成催化剂

研究了高压下熔铁氨合成催化剂原始组成中FeO含量对催化剂性能的影响,发现在熔铁催化剂中,具有维氏体(W(?)stite,Fe_(1-x)O,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,否定了磁铁矿(Fe_3O_4)相还原得到的催化剂具有最高活性的经典结论.实验结果表明,FeO基催化剂是目前工业上活性最高、活性温度最低、还原速度最快的一种低温低压新型氨合成催化剂.     

氨合成催化剂失活原因及处理方法

熔铁氨合成催化剂在工业使用中活性下降，主要是由于烧结和热效应使催化剂活性中心结构发生变化，合成气中的含氧、硫和氯等物质引起催化剂中毒或铜液被带入合成塔内造成催化剂被污染等原因所致。本文简述了温度效应和毒物等引起熔铁氨合成催化剂失活的机理，讨论了如何及时有效地处理氨合成催化剂中毒的方法。对化肥厂确保氨合成催化剂合理的使用寿命有直接的参考价值。     

熔铁催化剂活性与其母体铁氧化物形态和组成的关系(Ⅱ) 表面活性位和氨合成反应速率

采用N2 低温吸附、CO和CO2 化学吸附技术和活性试验研究了不同铁氧化物为母体的氨合成催化剂表面活性位与催化活性的关系 .结果表明 ,活性相铁原子在表面的暴露百分数 <1 % ,99%以上的铁原子掩埋在体相内部 .随着母体铁氧化物性质和组成的变化 ,催化剂活性 (以氨的体积分数表征 )、质量反应速率 (rm)、合成氨转换频率 (TOF)和表面酸覆盖度 (SA)及其酸碱覆盖度的比例 (SA/SK)有相似的变化规律 ,即与Fe2 +/Fe3+呈驼峰形变化曲线 .实验发现 ,随着母体中FeO含量的增加 ,还原后催化剂表面性质和表面结构改变 ,表面活性位数目减少而活性位强度增大 .这可能是结构改性剂Al2 O3对Fe晶面的表面重构作用所致 .     

熔铁系CO+H_2合成低碳醇催化剂活性相及其X射线衍射研究

本文采用x射线衍射(XRD)技术,对熔铁系催化剂样品在还原前后主要组分的物相状态进行了研究,并将各物相相对变化量与催化剂的活性和选择性测试结果相关联,从而揭示了催化剂中各组分在还原和反应条件下的物相状态及各自所起的催化作用。本研究对催化体系的设计和操作、使用条件具有指导意义。     

ZA-5型与ZA-5-H型氨合成催化剂的生产及性能

介绍了ZA - 5型与ZA - 5 -H型氨合成催化剂生产工艺。ZA - 5型是一种多助剂Fe1-xO基熔铁氨合成催化剂 ,具有易还原的特性。同等条件下的检测结果表明 ,ZA - 5型催化剂活性高于A110 - 1型、74- 1型及AC型催化剂 ;ZA - 5 -H型预还原催化剂活性高于A110 - 1-H型及 74- 1-H型催化剂     

水浸对氨合成催化剂内部结构及性能的影响

本文主要用X—射线衍射及反应动力学数据就水浸对催化剂结构与性能的影响做了研究。钾是合成氨熔铁催化剂中的一个重要助剂,水浸会使催化剂中一部分钾溶出,使催化剂结构与性能有较大的改变。一、实验样品制备:将三助剂氨合成熔铁催化剂     

新型氨合成催化剂通过鉴定

5月25日，由中德合资辽宁盘锦南方化学辽河催化剂有限公司和浙江工业大学共同研制的新型氨合成催化剂——Amomax-10型氧化型、Amomax-10H型预还原型氨合成催化剂在沈阳通过专家技术鉴定。目前这两种催化剂已经完成了全过程工业化生产。该新型亚铁基氨合成催化剂突破了国际上沿袭了70多年的传统熔铁催化剂的四氧化三铁基体系，在原A301基础上有了实质创新性改进，形成新的专利。新型亚铁基氨合成催化剂氧化型和预还原型产品具有极易还原、催化活性高、低温低压下的高活性和良好的热稳定性，压力与温区宽及抗毒与耐热性能优良、机械强度高等特点。实际应用表明：新型氨合成催化剂完全达到了设计要求，起活温度低，还原时间短。可降低床层阻力，解决了氧化亚铁基催化剂极易还原与大型氨厂还原设施不足的矛盾，节能效果十分明显。     

氨合成催化剂工业还原过程影响因素的分析

文章比较全面地分析了化学组成、温、度、压力和水蒸汽浓度等因素对熔铁氨合成催化剂在工业还原过程中的影响,提出了铁催化剂工业还原过程中主要工艺条件的控制原则,对工厂确定合理的还原条件有直接的参考价值。     

熔铁催化剂活性相的调控及其费托反应性能

采用水热合成法，在制备MIL-101(Fe)的过程中加入熔铁催化剂，使熔铁催化剂表面涂覆MIL-101(Fe)，通过碳化温度和碳化气氛的调变，制备了具有不同活性相组成(θ-Fe₃C和χ-Fe₅C₂)的熔铁催化剂，同时将其在340℃、1MPa和GHSV=12000h^-1反应条件下，进行费托合成反应性能评价，并运用XRD、SEM、CO-TPD、N₂-物理吸附等表征手段进行表征分析。结果表明，当催化剂中含有θ-Fe₃C时，具有更高的C₅₊选择性；在不同碳化气氛下，催化剂产生的活性相不同，且随碳化温度的升高，2种气氛下产生的活性相都可相互转化，但催化剂的反应性能相差显著。CO气氛下，当θ-Fe₃C部分转化为χ-Fe₅C₂，催化剂具有较高的活性，这是由于θ-Fe₃C和χ-Fe₅C₂的协同作用更利于CO的解离吸附，提...     

铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢性能研究

采用浸渍-还原法制备了铁、钴、镍、铜和锌催化剂,考察了其催化氨硼烷水解产氢性能,并优化了钴催化剂的制备条件和反应条件。结果发现,铁催化剂中铁以Fe₂B合金相存在,钴催化剂中钴以金属钴存在,镍催化剂中镍以金属镍和Ni（OH）₂·2H₂O存在,铜催化剂中铜以金属铜和氧化亚铜存在,锌催化剂中锌以Zn₄SO₄（OH）₆·4H₂O存在。铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢活性由大到小顺序为钴催化剂、镍催化剂、铜催化剂、铁催化剂、锌催化剂。显然,具有金属钴相的钴催化剂、金属镍相的镍催化剂和金属铜相的铜催化剂催化氨硼烷产氢活性高于具有Fe₂B合金相的铁催化剂。锌催化剂在制备条件下不能被还原为金属相,它几乎没有催化氨硼烷产氢活性。氯化钴与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1∶1.3、还原温度为303 K时制备的钴催化剂催化BH₃NH₃水解产氢性能最佳。反应动力学计算表明钴催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对氨硼烷浓度的反应级数为零级,对钴催化剂浓度的反应级数为一级,活化能为58 kJ/mol。     

The effect of cobalt on the activation of fused iron catalyst for ammonia synthesis

BET, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, X-ray fluorescence spectroscopy and McBain thermobalance were used to investigate the effect of cobalt on the reduction behavior and activity of used iron catalyst for ammonia synthesis. Activity tests were carried out under 10 MPa in the 350–450°C temperature rang. Studies were performed on the traditional multipromoted iron catalyst and on the series of catalysts prepared with addition of cobalt. Addition of cobalt promoted the iron catalyst for ammonia synthesis. The most active sample was that containing approx. 5.5% wt Co. Cobalt changed the reduction behavior of the catalyst. The rate of the surface change during reduction was higher for the case of the ‘cobalt catalyst’; however the rate of mass change was higher for a typical iron catalyst. The process of reduction was probably followed by the formation of an Fe₃Co compound and by the surface faceting, with the exposure of an Fe(111) plane.     

反应条件对钌催化剂和铁催化剂的氨合成性能影响

Activated carbon-supported Ru-based catalyst and A301 iron catalyst were prepared,and the influences of reaction temperature,space velocity,pressure,and H2/N2 ratio on performance of iron catalyst coupled with Ru catalyst in series for ammonia synthesis were investigated.The activity tests were also performed on the single Ru and Fe catalysts as comparison.Results showed that the activity of the Ru catalyst for ammonia synthesis was higher than that of the iron catalyst by 33.5%-37.6% under the reaction conditions:375-400 °C,10 MPa,10000 h-1,H2︰N2 3,and the Ru catalyst also had better thermal stability when treated at 475 °C for 20 h.The outlet ammonia concentration using Fe-Ru catalyst was increased by 45.6%-63.5% than that of the single-iron catalyst at low tem-perature (375-400 °C),and the outlet ammonia concentration increased with increasing Ru catalyst loading.     

氨合成铁、钌催化剂联用工艺

在实验室和工业侧线装置上考察了FA-Ru型氨合成钌催化剂与铁系A202型催化剂的性能差异,以及铁催化剂和钌催化剂联用工艺与单铁催化剂工艺对氨合成效果的影响。结果表明,FA-Ru催化剂在低温（375～425℃）、低压（10～15 MPa）、低氢氮比（R=1.5～2.3）和合成气高氨浓度（10%～16 %,体积分数）条件下,活性比A202催化剂相对提高44%～75%。铁催化剂与钌催化剂混装工艺的氨合成率随着钌催化剂装量的增加而增加,比单铁催化剂的氨合成率提高24.5%～44.8%。铁催化剂串钌催化剂工艺的氨合成率同样随着钌催化剂装量的增加而增加,比单铁催化剂的氨合成率提高27.7%～58.8%。对于铁、钌催化剂联用的氨合成工艺,在实验条件下,当钌催化剂用量达铁催化剂用量1/2以上时,催化剂的最高活性点温度降至400℃。工业侧线实验表明,FA-Ru催化剂在13.0 MPa、10000～15000 h-1条件下的氨合成率可达到铁催化剂在相同空速、26 MPa 压力下的水平。根据不同工况,铁催化剂串钌催化剂生产工艺比单铁催化剂生产工艺氨合成率可相对提高43%～56%。     

工业粒度ZA-5催化剂的还原性能

采用热分析方法,研究了工业粒度ZA-5型氧化态和预还原态氨合成催化剂的还原性能,考察了还原温度、压力、空速、催化剂粒度、气体组成对还原速率和还原后催化剂活性的影响,提出了ZA-5催化剂的还原粒度效应及其工业还原过程中优化条件的基本原则.研究结果对于指导ZA-5催化剂的工业还原及其优化有直接的指导价值.     

Amomax-10/10H氨合成催化剂升温还原理论与实践

从Amomax-10/10H催化理论和生产实践两个维度提炼了Amomax-10/10H氨合成催化剂升温还原过程关键技术。理论方面, 从还原反应的特点可以推导出还原过程的基本还原原则, 从铁比[w（Fe ²⁺）/w（Fe ³⁺）]和铁氧比[n（Fe）/n（O）]角度来推导出了Amomax-10/10H的近似分子式Fe₉O₁₀和Fe₉O;从Fe含量高和O含量低的角度, 分析了Amomax-10/10H具有良好的催化活性之理论依据;从纳米级钝化膜处于热力学亚稳定状态, 解释了Amomax-10H具有优异的低温还原性能, 以及解释了高低搭配、先易后难、分层串联还原的理论依据。实践方面：遵循“二高四低”、“阶梯式”升温、“不同时提温提压”的还原操作原则, 这是稳定升温还原操作、防止水气浓度超标、保证催化剂活性的必要举措。     

Studies of the Kinetics of Reaction Between Iron Catalysts and Ammonia—Nitriding of Nanocrystalline Iron with Parallel Catalytic Ammonia Decomposition

Analysis of two parallel chemical reactions was performed using a flow differential tubular reactor with thermogravimetric measurement and analysis of the gas phase composition. The nitriding rate of the iron ammonia synthesis catalyst and the ammonia decomposition rate were investigated at 350–550 °C. Various gas-phase nitriding potentials were applied. Phase composition was analysed by X-ray diffraction. From a comparison with Lehrer diagram, the critical nitriding potentials for nanoiron were found to be higher than that for bulk materials. The rates of nitriding and ammonia decomposition on iron and various nitrides were determined. Ammonia decomposition was the most rapid on α-Fe and the slowest on γ′-Fe₄N. Results were interpreted on the basis of the adsorption range model and values of kinetics and thermodynamic parameters were assessed. A new method for the determination of crystallite mass distribution, using the results of iron catalyst nitriding process rate measurements, was proposed.     

混合法制备铁钌复合催化剂的研究

以维氏体铁催化剂为载体,以十二羰基三钌为钌的前驱体,采用固相混合法制备系列铁钌复合催化剂,考察十二羰基三钌的分解温度、热分解气氛以及钌负载量对催化剂活性的影响。采用扫描电子显微镜和热重分析等考察催化剂的表面性质与催化活性关系。结果表明,采用固相混合法得到的铁钌复合催化剂用于氨合成反应活性得到提高,在氮气气氛中,十二羰基三钌分解温度为120℃,钌负载质量分数为0.6%时,催化剂活性较好。     

A301型氨合成催化剂应用小结

总结了A301型低温、低压、高活性氨合成催化剂在Φ1 800 mm合成塔的实际应用情况。介绍了合成系统的配置、工艺流程以及催化剂的装填情况,通过催化剂升温还原状况和生产过程运行数据的比较,对A301型氨合成催化剂的应用效果进行了评价,充分反映出A301型氨合成催化剂活性高、使用压力低、氨产量大等优良的性能特点。