合成氨催化剂简析.docx
合成氨催化剂简析氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位；同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业，合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种核盐肥料，这部分约占70%的比例。未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行"°中国合成氨产量位居世界首位,现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烧多种原料生产合成氨、尿素的技术，形成了以煤、石油、天然气三种原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。常见的几种氨合成催化剂有：铁基氨合成催化剂、钉基氨合成催化剂、纳米氨合成催化剂和其他氨合成催化剂。1、铁基氨合成催化剂铁基氨合成催化剂是目前唯一广泛使用的催化剂，是一种理想的氨合成催化剂，广泛应用于冶金、电子工业中，可以将氨分解为纯净的上和反，也可用于乩和总合成为N1.°另外此催化剂暴露在空气中会迅速燃烧失去活性。铁基氨合成催化剂的制法以熔融法为主。将磁铁矿(Fe3O1)砂精选,然后与氧化铝、石灰石、硝酸钾一起混合,若有其他助剂也同时混入。混合均匀后置于电炉中，再加一定量金属铁，通电使这些物料熔融。待完全熔化后，倾出至铁盘中，待冷却后破碎、磨角、过筛分Chemicalbook级，即得无规则形状的氧化态成品。若制备预还原型产品，则将氧化态成品置于还原炉中，用含氢气体在一定温度下进行还原，然后降温钝化，制得预还原型催化剂。球形催化剂是将熔融物料引入特殊的成球设备，使其在冷却过程中形成球状。2、钉基氨合成催化剂一直以来，钉基氨合成催化剂是一个研究方向，直到以Ba促进BN（氮化硼）为载体的钉基氨合成催化剂的成功开发，它表现出了史无前例的活性和稳定性。BN（氮化硼-以白石墨著称）对于钉基氨合成催化剂来说是一很有潜力的载体材料，它具有与石墨几乎相似的结构，又在所有加氢反应下都很稳定。这使得钉基氨合成催化剂在工业上的应用成为了可能。但是，钉基氨合成催化剂的成本相较于铁基氨合成催化剂来说高很多。因此，科研工作者又尝试在特定的反应条件下（温度、压力、H2N2比、氨浓度等）选择合适的BN表面积、钉负载量、助剂及浓度、颗粒大小与密度，以获得最佳的Ba-Ru/BN催化活性;而且采用类似处理Ba-RuMg0催化剂的处理方法来回收Ba-Ru/BN催化剂，这无疑大大降低了使用这种催化剂的成本，为它的工业化应用打下了基础。3、纳米氨合成催化剂根据气固相反应理论，金属晶格缺陷越多，比表面积越大，活性中心越多，其催化性能就越好。所以，随着纳米微粒粒径的减小，表面积逐渐增大，吸附能力和催化性能也随之增强。由此来看，纳米微粒催化剂也应是合成氨催化剂的一个研究方向。在实验室研究中，人们利用各种方法已经研制出了纳米Fe3Ol.纳米FezOs、纳米CU0、纳米Ni0、纳米ZnO、纳米MOO3等纳米氨合成微粒催化剂。虽然它们具有良好的催化活性，但是大部分还只停留在实验室阶段，离实际应用还有相当一段距离。纳米氨合成催化剂的优点：选择性要比普通催化剂平均高510倍，活性高27倍。系统的反应温度和压力将大幅度降低。设备的投资和占地面积将大幅度减少。工艺流程或许会变得更加简单。产量和效益将大幅上升。如果纳米催化剂能成熟地应用于合成氨工业中，必将使它发生一场技术性的革命。所以开发纳米合成氨催化剂是一个意义非常重大的课题。4、其他氨合成催化剂丹麦哈尔多托普索研究实验室的研究人员研制成功可替代传统铁催化剂的系列产品。研究表明，在工业条件下，三元氮化物如Fe3Mo剂、Co3Mo3N和Ni2Mo3N用作合成氨催化剂时活性高稳定性好。另有研究发现，若在C03M03N催化剂中加入Cs,其活性高于目前所使用的熔铁催化剂。据报道，在相同操作条件下，其活性为传统铁催化剂活性的2倍。由此可以看到，在科研工作者的不断努力下，新型高效的催化剂不断地被研究出来，为社会的可持续性发展作出了巨大贡献。
