[其他]一种新型稀土氨合成催化剂的制备工艺

说明书

本发明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Ai_10-1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A_110-1中所添加的几种助剂的含量进行调整，研究成功A_110-2至A_110-6一系列型号氨催化剂，并获得工业化使用。国外的KMⅡ（丹麦）、C_73-1（美国）、ICI_35-4（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）公司发明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（Ammonia Casald SA，of SWit-zerland）发明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，上述两项发明专利，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），未发现与本发明相同的记载。

本发明的目的是获得一种简单的氨合成催化剂的制备工艺，且按本发明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。

本发明的技术要点是：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。