合成氨催化剂
导读:合成氨催化剂 : 由氮与氢的合成氨反应,是以N≡N叁键的解离为控制步骤,是一种可逆放热反应,要求催化剂应在尽可能低的温度下,具有较高的氮加氢的活性。就上述条件,催化剂应以过渡金属为主。就单一元素而言,以Fe和Os的活性较高。从经济方面考虑,以Fe较为实际。目前工业上采用的合成氨催化剂基本上都是以Fe3O4为主催化剂,Al2O3
合成氨催化剂 : 由氮与氢的合成氨反应,是以
N≡N叁键的解离为控制步骤,是一种可逆
放热反应,要求催化剂应在尽可能低的温度
下,具有较高的氮加氢的活性。就上述条件,
催化剂应以过渡金属为主。就单一元素而言,
以Fe和Os的活性较高。从经济方面考虑,
以Fe较为实际。目前工业上采用的合成氨催
化剂基本上都是以Fe3O4为主催化剂,
Al2O3、K2O、CaO、MgO为助催化剂的组成。
自从1913年世界上第一个合成氨工厂
应用熔铁催化剂以来,至今世界上基本都采
用该类催化剂生产合成氨。
合成氨的铁催化剂一般是用天然磁铁矿
或合成磁铁矿,加入少量助催化剂 (Al2O3、
KNO3、CaCO3等),在电熔炉里熔融,在水
温下冷却制得。工业用铁催化剂的还原需花
费很长时间,而且还原条件不同,比表面会
有差别。所以一般都在催化剂生产厂把催化
剂预还原,进行表面钝化处理后出售。
Al2O3是一种结构型助剂,在Fe3O4中
固溶,起稳定结构、增加比表面积、防止烧
结的作用。K2O是一种电子助催化剂,它分
布在铁的表面上,向铁提供电荷,以促进氮
的活化。加入CaO和MgO能使Al2O3与磁
铁矿的熔融温度降低,并使其熔融时的粘滞
性大大下降,从而使Al2O3在熔融物中分布
均匀。CaO与MgO同时存在时,能显著提高
催化剂的低温活性。
用浸渍法制备的负载金属催化剂中,钌
系催化剂有很高的活性。在Ru-活性炭、RuAl2O3、Ru-MgO中加入金属钾或Cs2O,能有
很高的活性。在实验室从N2和H2制备NH3
时,用RuCl3、3H2O及相当于Ru10倍摩尔
量的CsNO3溶液浸渍Al2O3,然后用H2还
原(100~300℃),得到Ru-Al2O3-Cs2O催化
剂。在常压、350℃的条件下,用几克这样的
催化剂,就能以接近平衡转化率的反应得到
NH3。