[发明专利]一种氨气合成用催化剂的制备方法

说明书

一种氨气合成用催化剂的制备方法，属于工业催化剂领域，所述氨气合成用催化剂，以经过酸处理后的5A分子筛载体的质量为计算基准，钌含量为2.1~9.5wt%，铪含量为1.2~4.4wt%；所述制备方法包括预处理，酸处理，浸渍，还原；本发明制备出了稳定性好、活性高的氨气合成用催化剂；氨气合成用催化剂在反应温度400℃，空速为10000h^‑1，压力10MPa下的催化活性为21.3~22.5%（以氨气的体积浓度计）；氨气合成用催化剂在550℃高温下热处理85小时后，反应温度400℃，空速为10000h^‑1，压力10MPa下的催化活性为21.1~22.7%（以氨气的体积浓度计）。

技术领域

本发明涉及一种氨气合成用催化剂的制备方法，属于工业催化剂领域。

背景技术

氨合成催化剂的合成氨工业中最重要的催化剂，它影响了合成氨的生产工艺以及

经济效益。传统的氨合成催化剂为熔铁型催化剂，该催化剂的生产和使用技术较成熟，但需要较高的操作温度和压力，对设备要求高，生产过程能耗高，寻找一种低温低压时高活性的氨合成催化剂一直是人们努力的目标，钌基催化剂因其优异的性能被誉为是铁催化剂之后的第二代氨合成催化剂。钌基催化剂与传统的熔铁催化剂不同, 属负载型催化剂, 其载体与促进剂及钌之间的相互作用对开发和研制钌基催化剂至关重要。其中以活性炭为载体的钌催化剂具有较高的氨合成活性，有较好的工业应用前景。活性炭作载体虽然活性很高, 但因为钌不但能催化合成氨反应, 同时也是碳的氧化及甲烷化催化剂。石墨化的碳与活性碳做载体相比, 其稳定性大大提高, 其使用寿命与传统的熔铁催化剂相当。它的活性与活性炭相当。但其工业化以后, 仍无法根本解决在钌存在条件下碳的氧化及甲烷化而引起的流失问题。因此研发更稳定的高活性载体对钌基催化剂的工业化应用至关重要。

中国专利CN1621148A公开了一种抗甲烷化、高强度的活性炭载钌氨合成催化剂，其特征是：以活性炭重量为基准组成为：Ru：3~12wt%；Ba+Ln：3~7wt%(Ln代表稀土金属La，Ce，Pr，Nd，Sm)；K：8~20wt%；Ba/Ln=1~25的催化剂。该专利制备的活性炭载钌氨合成催化剂，使用过程中活性炭仍有生成甲烷而损耗，并没有彻底解决载体流失的问题。

中国专利CN1385238A公开了一种氨合成催化剂制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：先用一定浓度的三氯化钌溶液以常规湿浸法或喷涂法浸渍干的市售活性炭载体；在温度30-120℃下烘干；用稀的还原剂溶液还原；用稀的碱性溶液洗涤；用纯水洗涤；在温度30-120℃下烘干；用常规湿浸法或喷涂法浸渍碱土、稀土、或碱金属溶液作助剂；最后在温度30-120℃下烘干。该专利得到的钌基催化剂催化活性较低，同时也没有解决活性炭生成甲烷而导致载体流失的问题。

以上专利可以看到，活性炭载体的钌基催化剂长期工业化使用中仍存在因炭流失而难以保证稳定性的问题，因此开发稳定性好活性高的新型载体负载的钌基催化剂对提高氨合成工业的催化效率和降低氨合成工业化成本意义重大。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种氨气合成用催化剂的制备方法，实现以下发明目的：制备出稳定性好、活性高的新型载体负载的氨气合成用催化剂。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种氨气合成用催化剂的制备方法，包括预处理，酸处理，浸渍，还原。

以下是对上述技术方案的进一步改进：

步骤1：预处理

将表面活性剂溶于去离子水中，然后加入混合溶剂，再加入5A分子筛，500~800转/分搅拌速率下，加热至90~130℃，保温1~4小时，然后降至室温，过滤出5A分子筛，用乙醇浸泡洗涤3~5次后，放入烘箱中，50~70℃下烘烤1~3小时，得到预处理的5A分子筛；

所述表面活性剂为聚乙二醇、聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物中的一种；