一种新型稀土氨合成催化剂的制备工艺制造技术

本发明专利技术是以四氧化三铁为主组份以氧化铈，氧化钾，氧化钙和三氧化二铝为添加剂的氨合成催化剂的制备工艺，其中氧化铈的加入量为０．４～１．０％，使用常规的生产设备就可制得在较低温度和压力下，有较高催化活性，有良好的热稳定性和抗毒性，使用寿命长。易还原等优点的氨合成催化剂。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学工业催化剂制备领域。自从1913年西德苯胺苏打公司（BASF）的合成氨厂第一次使用熔融铁催化剂生产合成氨以来，世界各国已对氨催化剂做了不少改进。但是，以提高氨净值和氨产量、同时降低操作温度和压力为目标，仍然是一个为国内外有关研究者所十分重视的研究课题。比较有效和现实的途径是通过添加剂来改进工业化的熔融铁催化剂的特性，尤其是低温活性。我国南京化学工业公司研究院对以Fe3O4为主组份，以Al2O3、K2O和CaO等为助催化剂的传统氨合成催化剂进行改进，添加了新的助催化剂BaO，研究成功Ai10-1型氨合成催化剂，从而使催化剂的低温活性有所提高。随后，国内不少研究单位（如浙江化工学院、福州大学、郑州大学、湖北化学研究所等）相继对A110-1中所添加的几种助剂的含量进行调整，研究成功A110-2至A110-6一系列型号氨催化剂，并获得工业化使用。国外的KMⅡ（丹麦）、C73-1（美国）、ICI35-4（英国）等型号也属于这一类型的氨合成催化剂。-->英国ICI公司和福州大学近年来分别研制了一种新型铁-钴系氨合成催化剂，除了仍添加原来铁系氨催化剂的几种助剂外，还添加了氧化钴作为新的助剂，使低温活性进一步提高。福州大学研制成功的铁-钴催化剂，型号为A201，已投入工业化使用。国内外研究者发现，在化学工业领域中，稀土元素具有多方面的催化和助催化能力，目前已有占世界总产量1/4的稀土元素用于制备各种催化剂。有关文献已报道了稀土在氨催化剂的研制和应用情况。美国1976年专利（U、S、Patent，No、3、992，328）叙述了由美国鲁姆斯（LUmmus）公司专利技术的一种添加稀土氧化铈CeO2的氨合成催化剂，宣称可提高催化剂的活性，所加入的稀土助剂采用真空浸渍技术而被均匀地分布于先经熔融、预还原的熔铁颗粒上。与此相类似，美国1982年专利（U、S、Patent，No、4，308，174）叙述了由瑞士卡塞尔制氨公司（AmmoniaCasaldSA，ofSWit-zerland）专利技术的又一种添加稀土氧化铈的氨合成催化剂，它的制备过程是把用常规的熔融方法获得的基础产品细磨成粉末，然后浸渍硝酸铈熔液。颗粒球形化，高温烧结。据文献综述（-->1985）介绍，上述两项专利技术专利，所制得的氨合成催化剂的活性并没有明显提高（在315大气压、20000小时-1空速下，425℃和475℃时进行活性测试，其活性仅分别为21%、24%）而且这两个专利所叙述的催化剂制备工艺过程繁锁复杂，因而产品成本高，至今并未获得工业化生产和使用。经检索1950年以来的化学文摘（CA），未发现与本专利技术相同的记载。本专利技术的目的是获得一种简单的氨合成催化剂的制备工艺，且按本专利技术的生产工艺可获得一种在较低温度和压力下，具有较高催化活性的氨合成催化剂。本专利技术的技术要点是：按重量百分比，将93～97%的四氧化三铁（Fe3O4），0.4～1.0%的氧化铈（CeO2）、0.3～1.0%的氧化钾（K2O）、1.3～2.5%的三氧化二铝（Al2O3），1.3～2.5%的氧化钙（CaO）均匀混合，置于温度在1600℃以上的熔融炉中，经四小时熔融。为了控制铁比，可在熔融过程中分数次按常规加入铁棒。然后排入有冷却液间接冷却的料槽中急冷得到块状催化剂;再破碎并筛分成所需的颗粒度的颗粒。比较常用的是2.2mm～3.3mm或3.3～4.7mm或4.7～6.7mm三种粒度的颗粒。-->上述氧化铈氨合成催化剂的制备工艺中所用的氧化铈，可用硝酸亚铈〔Ce（NO3）3〕或碳酸铈〔Ce（CO3）2〕或草酸铈〔Ce（C2O4）2〕，氧化钾可用硝酸钾（KNO3）或碳酸钾（K2CO3），氧化钙可用碳酸钙<CaCO3>作原料直接与四氧化三铁，三氧化二铝均匀混合后送入熔融炉中熔融，在熔融过程中通过分解反应而得到，反应方程式分别为：下面，结合一个实施例对本专利技术作进一步说明。按表一所列共计为800公斤的各种原料经圆盘混料机混合约10分钟，使其达到均匀混合后，投入熔融炉中，再加入返料200公斤（即-->-->颗粒度不在所需规格范围的催化剂熔块）。然后启动电炉电源，加热升温，使物料充分熔融，并均匀分布。在熔融过程中，分三次加入总重为27.8公斤的铁棒，以控制成品催化剂的铁比值（Fe++/Fe+++）在所要求的范围内（0.55±0.02），经过4小时以上的熔融后，则从熔融炉中排出熔浆，迅速流进有冷却水间接冷却的料槽中，经急冷得到总重约650公斤的块状成品，由破碎机将其加工为所需规格的颗粒度（粒度一般筛分成2.2～3.3毫米或3.3～4.7毫米或4.7～6.7毫米三种范围）。按本专利技术生产的氨合成催化剂，与工业上先进的氨合成催化剂相比，具有较高的催化活性，尤其是在低温条件下，活性更高。（见表二，表三）表二新型稀土氨合成催化剂与已有工业上先进的氨合成催化剂活性比较。测定条件：温度425℃，压力300atm，空速30000h-1r型号A110-1KMⅡC73-1A201本专利技术活性（NH3%)24.323.122.425.326.0从表三的实测数据所示，按本专利技术制得的新型稀土氨合成催-->化剂的活性比A106提高38.53%。比A110-3提高11.76%，在不增加设备投资情况下、使用本专利技术所制备的新型稀土氨合成催化剂可使合成氨产量提高10%以上。本专利技术简单可靠，所需设备与常规催化剂生产所用设备相同，催化剂生产厂家不需增加新的设备就可实现。按本专利技术所制备的新型稀土氨合成催化剂具有低温易还原、低温高活性的独到之处，并且具有良好的热稳定性和抗毒性，使用寿命长。由于可在低温、低压下使用，降低了能耗。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以四氧化三铁（Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］）为主组分，并以氧化铈（ＣｅＯ↓［２］）、氧化钾（Ｋ↓［２］）、氧化钙（ＣａＯ）以及三氧化二铝（Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］）为添加剂的氨合成催化剂的制备工艺，其特征是：按重量百分比，把９３～９７％的四氧化三铁，１．３～１．０％的氧化钾，０．４～１．０％的氧化铈在混料机中均匀混合后，送入熔融炉中，在１６００℃以上熔融；在熔融过程中，按常规投入铁棒，控制铁比为Ｆｅ↑［＋＋］／Ｆｅ↑［＋＋＋］＝０．５５±０．２２，经四小时熔融后，排入有冷却液间接冷却的料槽中急冷得到催化剂熔块。破碎并筛分成２．２～３．３ｍｍ或３．３～４．７ｍｍ或４．７～６．７ｍｍ三种粒度。

【技术特征摘要】
1、一种以四氧化三铁(Fe3O4)为主组分，并以氧化铈(CeO2)、氧化钾(K2O)、氧化钙(CaO)以及三氧化二铝(Al2O3)为添加剂的氨合成催化剂的制备工艺，其特征是：按重量百分比，把93～97%的四氧化三铁，1.3～2.5的氧化钙、1.3～2.5%的三氧化二铝，0.3～1.0%的氧化钾，0.4～1.0%的氧化铈在混料机中均匀混合后，送入熔融炉中，在1600℃以上熔融；在熔融过程中，按常规投入铁棒，控制铁比为Fe++/Fe+++=0.55±0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：林维明，黄传荣，甘士凡，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]