[發(fā)明專利]一種氧化亞鐵基氨合成催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210335606.1
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102909030B
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉化章;李小年;岑亞青
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C01C1/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及催化劑，尤其是高活性氧化亞鐵基氨合成催化劑，適用于氨合成催化劑的制備及其在氮加氫合成氨及氨裂解制取純氮?dú)錃獾墓I(yè)中的應(yīng)用。?

背景技術(shù)：

本發(fā)明作出之前，工業(yè)氨合成催化劑都是以鐵的氧化物為主組分，其中，以四氧化三鐵為主組分的氨合成催化劑有著悠久歷史和良好的使用效果。該類催化劑中四氧化三鐵含量為75-95%,助催化劑含量為3-10%,主要添加氧化鉀，氧化鋁，氧化鈣，氧化鈷，氧化鎂，稀土氧化物，氧化鋇中的幾種為助催化劑，二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的比值(Fe²⁺/Fe³⁺)為0.4-0.8。現(xiàn)有國際上最先進(jìn)的同類催化劑是英國ICI公司生產(chǎn)的含鈷四氧化三鐵基ICI74-1型催化劑。?

以氧化亞鐵為主組分的氨合成催化劑是中國獨(dú)創(chuàng)的，該類催化劑中，氧化亞鐵為主組分，添加氧化鋁，氧化鉀，氧化鈣，稀土氧化物等為助催化劑，催化性能較四氧化三鐵基氨合成催化劑有較大的提高。現(xiàn)有A301、ZA-5型催化劑是工業(yè)上活性最高的鐵基氨合成催化劑，有中國專利ZL92112411.2,CN1113832A,CN1114239A,ZL02143626.6以及美國專利US?5846507和歐洲專利0763379。這些專利中，CN1113832A并非完全以氧化亞鐵為主組分，添加稀土混合物為主要特征：而CN1114239A區(qū)別在于預(yù)還原為特點(diǎn)；ZL02143626.6中，除常用的氧化鋁、氧化鉀、氧化鈣外，還添加特有的金屬鈦等金屬及其它金屬氧化物。在各類鐵系氨合成催化劑中，助催化劑都是堿金屬、堿土金屬、過渡金屬和稀土金屬氧化物，而且氧化鋁、氧化鉀、氧化鈣都是基本助催化劑，因而本質(zhì)區(qū)別在于助催化劑的組分及含量不同而使催化劑性能的改變。因此，氨合成催化劑的研究關(guān)鍵在于催化劑活性的提高。現(xiàn)有各類催化劑在壓力15MPa,溫度425℃,空速3.0×10⁴小時(shí)^-1，粒度1.0-1.4mm條件下，催化活性(出口氨濃度)都低于17-18.5%，更低壓力和溫度下的活性更低且還原速度慢，占用非生產(chǎn)時(shí)間較長，還不能滿足工業(yè)實(shí)際應(yīng)用需要，因而催化活性、還原性能等都需要進(jìn)一步提高。?

合成氨工業(yè)是九大高能耗工業(yè)之一，還存在巨大的節(jié)能潛力。因此氨合成催化劑發(fā)展方向是要求在低溫低壓下有更高的催化活性，能夠適用于低壓低能耗合成氨工藝，達(dá)到節(jié)能減排的目的。要達(dá)到這一目標(biāo)，低溫催化劑是核心技術(shù)，必須降低現(xiàn)今工業(yè)使用?的溫度和壓力，開發(fā)更低溫度下的高活性催化劑，實(shí)現(xiàn)低壓低能耗合成氨工藝。?

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，提供一種適用于低壓、低能耗合成氨工藝的低溫、低壓、高活性氨合成催化劑。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：?

一種氧化亞鐵基氨合成催化劑，所述催化劑由氧化亞鐵和助催化劑組成，所述助催化劑包括氧化鋁、氧化鉀、氧化鈣、氧化鎂和其他金屬氧化物，所述催化劑各組分的質(zhì)量百分含量如下：?

所述氧化亞鐵為維氏體Fe_1-xO,x的取值范圍是0.043-0.09，其中二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的物質(zhì)的量之比為4-10：1；?

所述氧化亞鐵和助催化劑的總量為100%，氧化亞鐵的質(zhì)量百分含量為92~95%，相應(yīng)的助催化劑總的質(zhì)量百分含量為5-8%。?

所述其他金屬氧化物為氧化釩、氧化鎢、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈮、氧化銥中的一種或兩種以上的混合。?

進(jìn)一步，本發(fā)明所述助催化劑由氧化鋁、氧化鉀、氧化鈣、氧化鎂和其他金屬氧化物組成，所述的催化劑各組分的質(zhì)量百分含量如下：?

更進(jìn)一步，本發(fā)明所述的氧化亞鐵基氨合成催化劑的各組分的質(zhì)量百分含量為：?

所述其它金屬氧化物總的質(zhì)量百分含量為0.1-3.5%。?

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的氧化亞鐵基氨合成催化劑的各組分的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：

所述其它金屬氧化物總的質(zhì)量百分含量為0.1-3.5%。?

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的氧化亞鐵基氨合成催化劑的各組分的質(zhì)量百分含量更優(yōu)選為：?

所述其它金屬氧化物總的質(zhì)量百分含量為0.7-2.4%。?