合成氨催化剂技术进展及工业应用

综述了主要合成氨催化剂(传统熔铁催化剂、Fe1-xO基催化剂，钌基合成氨催化剂)的研究和工业应用情况，并展望了其发展的趋势。     

合成氨催化剂技术进展及工业应用

综述了主要合成氨催化剂 (传统熔铁催化剂、Fe1-xO基催化剂 ,钌基合成氨催化剂 )的研究和工业应用情况 ,并展望了其发展的趋势。     

氨合成催化剂的进展

Fe_1－xO催化剂体系和钌催化剂的发现,标志着合成氨催化剂的研究取得了重大进展。Fe_1－xO催化剂体系的发明,使氨合成催化剂的活性有了一个飞跃性的进步,为熔铁催化剂的发展注入了生机。钌催化剂的发明则有可能成为真正突破经历了近一个世纪的铁催化剂的使用历史。由于钌的稀有和昂贵,要在工业上广泛应用,还需要做大量的研究。     

A301催化剂在大型合成氨装置的工业旁路试验

介绍了我国独创的Fe1-xO基A301型低温低压氨合成催化剂在大型合成氨装置的工业旁路试验,考察了原粒度A301催化剂在大型合成氨装置实际工况条件下的活性数据。在Kellogg型合成工艺（15MPa,10000h^-1）下出口氨浓度可达21.19%;在托普索型合成工艺（18.5MPa,18000h^-1）下出口氨浓度可达20.72%,验证了实验室研究结果。工业旁路试验结果表明：A301催化剂可以在我国引进的各类大型合成氨装置中应用。可以提高氨净值,降低反应压力和温度,减少循环气体流量和放空气量,达到节省动力消耗和气体单耗,增加合成氨产量的目的。A301催化剂是我国大型合成氨厂催化剂更换和国产化改造的理想催化剂。     

钌系氨合成催化剂开始产业化应用

总投资达8000万元的福建永安智胜化工有限公司钌催化氨合成氨生产示范工程的建设标志着钌系氨合成催化剂研究成果已进入产业化应用阶段。以往合成氨使用的是铁系催化剂，产量低，能耗高。钌系氨合成催化剂是继铁系催化剂后的第二代氨合成催化剂，由化肥催化剂国家工程研究中心经过5年攻关完成，已获得3项国家专利。     

合成氨催化剂的生产技术研究进展

合成氨是重要的化工原料,在国民经济中占有重要地位。所以催化剂和合成氨工艺的改进对能耗降低、经济效益的提高有重要影响。合成氨催化剂主要包括传统熔铁催化剂和钌基合成氨催化剂,两者的研究进展和生产应用状况的说明能够有助于明确今后合成氨催化剂的发展方向。     

开发和应用钌基氨合成催化剂

本文详细介绍了国外钌基氨合成催化剂化剂的开发和应用情况。已商业化的钌基催化剂是把Ｒｕ２（ＣＯ）１２升华到含石墨的碳载体上，碱金属氧化物为促进剂。钌催化剂在低温低压下的高活性和稳定性，放宽了对操作条件的限制，为开发新型低能耗合成氨工艺奠定了物质基础，推动了传统合成氨工艺技术的进步。在大型氨厂，在与传统合成塔串联的合成塔或单独以弛放气为原料气的辅助合成塔中，应用此催化剂，不仅增加产量，而且还能降低能耗     

Fe3O4和 Fe1-xO的性质及其在氨合成催化剂中的应用

Fe3O4和Fe1-xO是铁系氨合成催化剂的两种母体相。本文介绍了它们的晶体结构、还原机理以及在氨合成催化剂中助催化剂与它们不同的作用方式,综述了Fe1-xO基催化剂的工业应用及发展前景。     

合成氨催化剂的研究进展及展望

简要介绍合成氨催化剂的研究状况,着重概述了近几年来铁基催化剂、铝土基催化剂、钌基催化剂的最新研究进展和新的合成氨催化技术。并从绿色化学和工业应用的角度出发,对合成氨催化剂的发展进行了展望。     

钌系氨合成催化剂将工业应用

钌系氨合成催化剂由福州大学化肥催化剂国家工程研究中心研制,于2004年4月通过国家科技部鉴定,该产品具有低温、低压、高活性的特点。合成氨系统压力在20MP8的情况下,合成氨出口浓度可由铁催化剂的13％提高到21％,合成氨转化率提高30％以上,并具有抗水、二氧化碳、一氧化碳及     

AQ-1型触媒在1000轴径向氨合成塔中的应用

在不改变任何设备、只部分换用AQ - 1型氨合成触媒的情况下 ,使合成氨生产能力提高了 10 % ,吨氨电耗和能耗均有所下降 ,取得了令人满意的效果。     

钌基氨合成催化剂的研究进展

钌基氨合成催化剂是一种在低温和较低压力下仍具有较高活性的负载型催化剂。综述了新型钌基氨合成催化剂的催化机理、国内外研究进展和工业应用情况,分析了催化剂中母体化合物、载体和促进剂等因素对催化剂活性的影响。钌基催化剂虽性能优良,但成本昂贵,因此探索新的活性组分、新的助剂与载体,研制出性能优良的钌基或非钌基催化剂是发展方向。     

UHDE-AMV合成氨装置的技术特点及节能技改

分别从转化、净化、合成及动力系统等方面介绍了UHDE-AMV合成氨装置的技术特点和节能优势;简述了生产运行中采取的外引氢气、降低辅锅负荷、回收CO2冷凝残液、富裕空气综合利用等多项节能技改措施。节能技改结果表明,吨氨能耗由传统流程的39.7 G J降低到29.8 G J。     

Ruthenium Nanocatalysts for Ammonia Synthesis: A Review

Despite technological developments within the past century, ammonia synthesis from nitrogen and hydrogen is still highly energy intensive due to high-pressure operation. Even with recently introduced Ru-based catalysts with superior performance over conventional iron-based catalysts, there is still room for improvements to approach the theoretical minimum energy consumption. A novel approach is to use nanostructured components in catalyst formulation. Reducing Ru crystallite size to nanometers could greatly increase catalytic activity by increasing surface area as well as by the structure sensitivity of ammonia synthesis over Ru-based catalysts due to the increase of the density of highly active B₅ sites. The control of Ru particle size and shape in the nanometer range and stabilization of the particles by appropriate innovative preparation techniques are key factors for development of commercial Ru nanocatalysts. Theoretical and experimental studies on actives sites and metal-promoter and metal-support interactions by advanced computational and characterization methods are also essential.     

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。     

JR2400氨合成系统开车运行总结

介绍了自行设计、制造、安装和投运的JR2400氨合成系统的工艺流程、技术特点,着重介绍了JR2400氨合成塔的结构、技术特点及催化剂的装填和升温还原过程。JR2400氨合成系统采用双废热回收器、双水冷却器、双冷交换器流程,反应热回收利用合理,节能降耗显著。采用新工艺后,吨氨节电149.8 kW.h、节煤0.059 t、多产蒸汽0.356 t。     

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。     

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.     

传统合成氨工业转型升级的几点思考

回顾了基于合成氨的氮肥在确保国家粮食安全中的战略地位,指出合成氨工业是不可替代的经典传统工业,它的转型升级、节能减排只能也必须依赖科技进步。分析了原料路线、企业规模、关键装备、催化剂和工艺等在产业转型升级中的作用。阐述了在各种含碳资源中含氢量最高的天然气是用于生产合成氨的最经济、最合理的原料。提出抓住原料和燃料消耗量最大的和动力消耗最大的三类关键机器和设备的技术改造,提高装备技术水平,采用高效催化剂,以及对现有合成氨装置进行节能工艺技术创新,就抓住了转型升级、节能减排的关键所在,同时,与煤化工和能源企业组成战略联盟等产业结构调整,实现转型升级、节能减排。