Разработка и использование катализаторов для синтеза аммиака
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
орость восстановления на 15-25%. Традиционная окислительная плавка чистого железа была заменена плавкой магнетита (суперконцентрата) в мощном пучке ускоренных электронов. Одной из особенностей этого процесса было достаточно резкое (до 20-25%) снижение содержания FeO в магнетите катализатора. При традиционных методах плавок содержание FeO составляет 32-36%. Установлено, что изменение первоначального (стехиометрического) соотношения Fe2+/Fe3+ не связано с реакциями с участием кислорода воздуха или испарением, так как плавка чистого магнетита показала полное химич. соответствие исходного и конечного продукта. Изменение соотношения Fe2+/Fe3+ не связано так же с наличием гидроксильных групп у исходных соединений, используемых в качестве промоторов.
В 2005 году [14] запатентован способ каталитического получения аммиака, включающий стадии пропускания потока синтез-газа, содержащего азот и водород, через три слоя катализатора, расположенных один поверх другого, которые содержат катализатор на основе железа с магнетитом как главной составной частью, который восстанавливают в течение процесса до каталитически активной формы альфа-железа, получения указанного потока синтез-газа объединением потока, который подают непосредственно в первый слой катализатора, с другим потоком, который предварительно подогревают непрямым теплообменом с продуктами, покидающими первый и второй слои катализатора, и выделения конечного продукта, отличающийся тем, что перерабатываемый газ пропускают через средний слой катализатора при объемной скорости от 0,65 до 2 объемной скорости, с которой перерабатываемый газ пропускают через верхний слой катализатора. Реакцию проводят при объемном отношении между средним слоем катализатора и верхним слоем катализатора от 0,5 до 1,5.
Ещё один патент [15]. Патентуется катализатор синтеза аммиака, включающий в качестве каталитически активного металла рутений, нанесенный на окись магния, и промотор, отличающийся тем, что окись магния имеет удельную поверхность, по меньшей мере, 40 м2/г, концентрация рутения составляет между 3 и 20 масс. % и содержание промотора составляет между 0,2 и 0,5 молей на моль рутения, причём промотор представляет собой щелочные металлы, щелочноземельные металлы, лантаниды и их смеси.
В работе [16] Исследовано влияние активного угля как носителя на дисперсность металла и активность рутениевого катализатора в синтезе аммиака. Рутениевые катализаторы получены с использованием в качестве носителя активных углей (АУ) десяти типов, полученных из различного исходного сырья. Пористая структура катализаторов и степень дисперсности частиц Ru изучены методами адсорбции паров азота и хемосорбции СО. Отмечено, что дисперсность Ru тесно связана не только с текстурой АУ, но и с его чистотой. Активность серии промотированных Ва Ru-катализаторов на АУ в реакции синтеза аммиака измерена при температуре 45С и давлении 10
МПа. Показано, что природа исходного сырья сильно влияет на свойства АУ как носителя катализатора. На некоторых АУ, характеризующихся высокими чистотой и удельной поаерхностью, большим объемом пор и оптимальным распределением пор по размерам, Ru и Ва хорошо диспергированы, и такие АУ могут быть успешно использованы для получения КТ синтеза аммиака.
В Институте катализа (г. Новосибирск) для синтеза аммиака при невысоких температурах и давлениях разработан катализатор на основе рутения и щелочного промотора, нанесенных на углеродный материал cибунит. [17]
Исследовано влияние содержания активного компонента и промотора, а также природы последнего на активность катализатора в реакции синтеза аммиака. Катализатор готовили последовательными пропитками исходного сибунита водными растворами карбамидного комплекса рутения и солей щелочных металлов (KNO3, RbNO2, CsNO3) с соответствующими термообработками в аргоне и водороде. Установлено, что рубидий является более эффективным промотором в Ru-М/Сибунит катализаторе. Рутений-рубидиевые образцы более активны при 350С, в то время как цезиевые - при 375С. Следовательно, использование рубидия в качестве промотора предпочтительнее для проведения синтеза аммиака при более низких температурах.
В статье [18] cообщается о разработке учеными-химиками США нового способа синтеза NH3 с применением нового металлорганического катализатора, исходя из Zr, который фиксирует атомы N, а органическая часть катализатора смешивается с реагирующими газами. Химически инертные молекулы N2 активируются при обычных температурах, что позволяет проводить синтез NH3, в более мягких условиях. Катализатор состоит из иона Zr и двух пятиугольных углеродных цепей. Чистота NНз при этом повышается.
2.3 Механизм восстановления железных катализаторов СА
2.3.1 Строение оксидного катализатора
В местах контакта железа и промоторов образуются сложные химические соединения, обуславливающие электронное и ионное состояние всего катализатора и ответственные за процесс катализа. Природа таких соединений, их структура, а вместе с тем структура и текстура всего катализатора обуславливается, в первую очередь, распространением промоторов, что в свою очередь зависит от химического состава и условий приготовления катализаторов.
При окислительной плавке катализатора промоторы, вследствие их незначительных количеств по отношению к основной массе - магнетиту, а также, вследствие вязкости расплава, образовывают, в первую очередь, соединения с оксидами железа.
катализатор синтез аммиак во