[其他]還原浸漬技術及還原浸漬型氨合成催化劑

無效

• 申請號: 85100601
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100601A
• 公開（公告）日: 1986-07-09
• 發明（設計）人: 俞康莊;李可夫;李加樺;楊天明;程萱;張天勝;陳云永;趙利復
• 申請（專利權）人: 南京化學工業公司研究院
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J23/76;C01C1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出迄今為止國內外未曾報道的一種新型高效氨合成催化劑以及制取既是高活性又是預還原的催化劑的新技術和新工藝。

目前，國內外氨合成催化劑均采用磁鐵礦和助劑混合直接熔融制成。本發明提出電子型助劑（促進劑）在熔融母體還原后通過浸漬方法引入。現有預還原催化劑是將催化劑還原后，采用配制一定氧含量的惰性氣體按一定操作方法進行穩定處理，避免產品在大氣中發火自燃。本發明所提出的預還原催化劑穩定處理過程不同于現行方法，而是在溶劑存在下進行的，這可避免穩定處理過程中催化劑表面局部過熱現象而造成活性的下降。同時本發明技術可直接在大氣中進行穩定處理。

當今各國都在研究開發新的低能耗的氨合成新流程，并相應地研究一系列的新型氨合成催化劑。就目前報道來看，低能耗、低壓合成氨新工藝即將進入工業化階段。開發一種既有利于現有氨廠的節能和增產，又適用于低溫低壓使用的高活性氨合成催化劑及其制備技術即是本發明的主要任務。

本發明提出一種制取預還原催化劑的新技術以及一種新型預還原氨合成催化劑。采用現有工業上穩定處理方法所制得的預還原催化劑的活性一般都要比與其相對應的非預還原催化劑降低5～10%，而采用本發明技術所制得的預還原催化劑的活性要比現有工業催化劑的活性高得多。在氨廠使用時，本發明催化劑和現有工業預還原催化劑一樣大大縮短催化劑在投產前的還原周期。這對提高氨廠的生產周期和產量是很有利的。

此外，本發明還原浸漬技術是一種新技術，它不僅適于還原浸漬型氨合成催化劑的制造，而且也適用于制備相類似的其他預還原活性金屬催化劑，這對制備各種預還原活性金屬催化劑新品種具有深遠意義。

本發明技術是采用還原浸漬并直接在大氣中穩定處理工藝制備預還原金屬催化劑的新方法。此技術適用于一切預還原型活性金屬催化劑的制備，尤其適用需引入電子型助劑的金屬催化劑。電子型助劑通過浸漬方式引入到還原態金屬催化劑的表面層，將改進這些助劑在催化劑表面層內的分布，有利于這些助劑的促進作用的發揮。催化劑穩定處理是在催化劑浸漬后進行，由于溶劑存在，穩定處理期間所產生的催化劑表面局部過熱現象可避免或減緩。同時，可以直接在大氣中進行，簡化了穩定處理的工藝。

還原浸漬型氨合成催化劑制備分為下述四個工序：催化劑母體的制備;母體的還原;已還原母體的浸漬;浸漬后催化劑的穩定處理和干燥。制備原料選用化學試劑和工業品均可。

催化劑母體是由添加一定配方的助劑的磁鐵礦砂采用電熔而制成。催化劑母體組成范圍為：Fe（以Fe₃O₄計）85～98%，K₂O0～0.5%，Al₂O₃1.0～4.0%，CaO1.0～4.0%，MgO0～1.5%，SiO₂0～1.0%，TiO0～1.0%，WO₃0～1.0%，Fe⁺⁺/Fe⁺⁺⁺0.4～0.8。

催化劑母體熔塊破碎成一定粒度的顆粒，即可裝入還原反應器內進行升溫還原。還原在常壓和低壓下進行。還原介質為H₂-N₂混合氣或氫氣。還原最高溫度為450～500℃。

還原后催化劑的浸漬是在裝有一定組份的溶液（浸漬液）的敞開容器內進行的。將還原后的催化劑母體在H₂-N₂混合氣等還原性氣體保護下轉移至浸漬液內。浸漬液是以下溶劑中的一種或幾種和以下溶質中的一種或幾種所組成的溶液。溶劑是乙醇或其水溶液，水，異丙醇或四氫呋喃等其他有機溶劑。溶質是KOH，RbOH，CsOH等堿金屬的氫氧化物或堿金屬其他化合物或其它金屬化合物。KOH及其它溶質的濃度范圍為0～0.2千克/升溶劑。浸漬時間范圍為1～24小時，最佳范圍為2～8小時。催化劑母體和浸漬溶液體積比范圍為1/10～1。

浸漬后的催化劑在多孔底的容器內瀝干，瀝干時間為1～60分鐘。此后，即可轉入有蓋但不密封容器內進行穩定處理，也可在設有抽真空設施的裝置內進行。催化劑穩定處理所用的介質為無污染空氣。穩定處理時器內絕對壓力范圍為10^-3～780毫米汞柱，環境溫度范圍為-30～100℃，催化劑物料溫度為-20～120℃。當催化劑處于常壓、60℃的環境下不再自發升溫，則表明穩定處理完畢。

實例1：