CN1071602A - 氨氧化催化剂用铂基合金 - Google Patents
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Abstract
一种氨氧化催化剂用铂基合金，其成分(wt％)
为：Pd5～15，Rh1.5～3.5，RE0.01～0.5(RE为La系
元素之任一种)，Pt余量。本发明合金在氨氧化率和
使用寿命方面与现有技术Pt—10Rh或Pt—4Pd—
3.5Rh合金相当，但同现有技术相比有如下优点：(1)
铂、铑用量低，因而生产成本低；(2)高温强度(特别是
高温持久强度)显著优于现有技术；(3)耗铂率低于现
有技术。本发明合金完全可以取代现有技术用作氨
氧化催化剂材料。
Description
本发明涉及在1000℃以下可代替Pt-10Rh、Pt-4Pd-3.5Rh使用的节约铂和铑的高强铂基合金，特别是涉及氨氧化催化剂用铂基合金。
硝酸是制备化肥、炸药等许多化工产品的重要原料。迄今为止，世界各国均采用1908年发明的“氨氧化”法来制备硝酸。即在750～950℃和1～10个大气压下使氨和空气通过催化剂反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2，经水吸收形成硝酸。由于Pt与Pt-Rh合金具有高的高温化学稳定性，力学稳定性、氨氧化率，以及使用的方便性，所以它们作为氨氧化催化剂被各国普遍采用，如Pt-5Rh、Pt-10Rh、Pt-20Rh合金等。自六十年代以来，为了来节约贵重的铂、铑资源和降低催化剂生产成本，在苏联和我国便普遍采用了低铑的Pt-4Pd-3.5Rh合金用于氨氧化催化反应，其氨氧化率大于96%。例如，中国太原化肥厂生产的氨氧化催化网就是用Pt-4Pd-3.5Rh合金制成的，该厂生产的催化网供全国各硝酸生产厂使用。
在世界范围内，铂族金属资源都很短缺，在我国尤为突出。在国际上铂族金属价格波动很大，近年来铑的价格急剧上升，达铂价格10倍左右，这使催化剂价格成倍增高，直接影响硝酸生产成本。硝酸工业是使用铂族金属最多的产业之一。因此，降低氨氧化催化剂用铂、铑的用量，对于节约铂族金属资源和降低催化剂，从而降低硝酸的生产成本具有举足轻重的作用。
本发明的目的是提供一种比现有Pt-Rh和Pt-4Pd-3.5Rh催化剂合金更节约铂和铑的新型氨氧化催化剂合金，本发明合金在氨氧化催化活性及催化网使用寿命方面与Pt-10Rh和Pt-4Pd-3.5Rh合金相当，但本发明合金的强度性质高于Pt-10Rh和Pt-4Pd-3.5Rh合金，在使用过程中的耗铂率低于Pt-10Rh和Pt-4Pd-3.5Rh合金。本发明合金比Pt-10Rh和Pt-4Pd-3.5Rh合金可节约贵重的铂、铑资源，具有更低廉的价格。
本发明的技术解决方案是在现有的Pt-4Pd-3.5Rh合金基础上添加一定量的稀土元素形成Pt-Pd-Ph-RE四元合金系以进一步提高钯含量，从而降低铂、铑用量。
本发明的特征是，所说的氨氧化催化剂用铂基合金的成分（wt.%）为：Pd5～15，Rh1.5～3.5，RE0.01～0.5（RE＝从La到Lu的La系元素之任一种）.Pt余量。优先推荐的合金为RE含量为0.01～0.3%的合金和Pd含量为8～12%的合金。优先推荐的La系元素为Ce、La、Gd中之任一种。
作为在高温使用的氨氧化催化材料，Pd是性能上和经济上可代替Pt和Rh的最佳元素。钯具有高的氨氧化催化活性，对催化毒性有更高稳定性。实践证明，Pt-Pd-Rh合金作为催化剂使氨氧化率有所提高并使合金挥发损耗减少。但钯含量太高会使催化剂高温性能下降。稀土元素可以显暑地提高铂合金强度性质，尤其是高温强度和抗蠕变能力，稀土元素因其独特的电子结构还具有优良的催化活性。因此，在Pt-Pd-Rh合金中添加一定量稀土元素，既弥补因提高Pd含量所造成的强度降低，又能改善合金催化活性，从而构成新的氨氧化催化剂系列合金。但是，稀土含量过高，例如＞0.5%，就会引起催化网在使用过程中变脆。因此，限定RE含量不大于0.5%。显然，若RE含量小于0.01%，则其对铂合金的强化效应就不甚显著。
同现有技术Pt-10Rh和Pt-4Pd-3.5Rh合金相比，实践证明，本发明合金在氨氧化率和催化网使用寿命方面，与现有技术相当，但本发明具有如下优点：
1、本发明合金的铂、铑用量低于现有合金，从而节约了铂、铑资源，降低了催化网的生产成本。
2、本发明合金强度性质优于现有技术，特别是持久强度σ1000h（900℃），本发明合金为Pt-10Rh的1.4～1.9倍，为Pt-4Pd-3.5Rh的2.4～3.3倍。
3、本发明合金的耗铂率低于现有合金。本发明合金的耗铂率为0.044～0.05克铂/吨酸，而Pt-10Rh为0.08～0.12克铂/吨酸，Pt-4Pd-3.5Rh为0.061克铂/吨酸。
因此，本发明的目的已完全达到。
实施例1～4
将纯度≥99.9%的各合金元素按照表1所示成分混合均匀，于熔炼炉中氩气氛下熔铸成合金。合金有良好加工性能，最后拉制成直径0.09mm细丝，测定其高温（900℃）力学性能。然后织成80目催化网，在常压氨氧化反应炉中工业试验一年，测定其氨氧化率、氧化挥发失重率（耗铂率）和使用寿命。试验结果明表2所示。
Claims (5)
1、一种氨氧化催化剂用铂基合金，其特征是所说的合金的成份(wt.%)为：Pd5～15，Rh1.5～3.5，RE0.01～0.5(RE为从La到Lu的La系元素之任一种)，Pt余量。
2、如权利要求1的合金，其特征是所说的合金中的RE含量为0.01～0.3%。
3、如权利要求1和2的合金，其特征是所说的合金中Pd含量为8～12%。
4、如权利要求1和2的合金，其特征是所说的合金中的RE为Ce、La、Gd中之任一种元素。
5、如权利要求3的合金，其特征是所说的合金中的RE为Ce、La、Gd中选择的一种。
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| CN102451723A (zh) * | 2010-10-26 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加氢催化剂及其制备方法和应用以及加氢精制方法 |
| CN101757953B (zh) * | 2008-12-23 | 2016-09-07 | 舒德化学催化剂意大利有限责任公司 | 氨氧化催化剂 |
-
1992
- 1992-06-15 CN CN 92104729 patent/CN1026336C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN102451725A (zh) * | 2010-10-26 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加氢催化剂及其制备方法和应用以及加氢精制方法 |
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| CN1026336C (zh) | 1994-10-26 |
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