PL234025B1 - Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku - Google Patents
Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku Download PDFInfo
- Publication number
- PL234025B1 PL234025B1 PL407093A PL40709314A PL234025B1 PL 234025 B1 PL234025 B1 PL 234025B1 PL 407093 A PL407093 A PL 407093A PL 40709314 A PL40709314 A PL 40709314A PL 234025 B1 PL234025 B1 PL 234025B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- catalyst
- ammonia
- synthesis
- iron
- wustite
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 40
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 34
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 26
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 20
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 14
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 14
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku.
W instalacjach przemysłowych syntezy amoniaku głównie stosuje katalizatory żelazowe, które w swej niezredukowanej formie są stopem magnetytu (ok. 90% wag.) i tlenków metali, głównie Ca, Al, K, Mg, zwanych promotorami.
Prace nad nowym katalizatorem do syntezy amoniaku, takim który będzie pracował efektywnie w łagodniejszych warunkach ciśnienia i temperatury trwają nadal. W latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku firma ICI w UK uruchomiła niskociśnieniową instalację ICI-AMV w której zastosowała nowy katalizator żelazowy z dodatkiem kobaltu ICI-74-1 [Zardi V. Autonini A., Nitrogen, 122 (1979)]. W roku 1985 r. Uniwersytet w Fuzhou w Chinach [Wei K.M., Wang R., Chen Z.Y., et al. Chemical Fertilizer Industry, 3: 10-14 (1985)] z sukcesem rozwinął katalizator A201 Fe-Co. W 1995 r. ta sama grupa badawcza wprowadziła do katalizatora Fe-Co tlenki metali ziem rzadkich i zmniejszyła zawartość tlenku kobaltu wprowadzając na rynek nowy katalizator pod symbolem A202. Obecnie katalizatory Fe-Co są szeroko wprowadzane do instalacji przemysłowych w Chinach.
W roku 1986, Liu et al. [Liu H.Z., Li X. N., Science in China (Series B), 38(5): 529 (1995)] opracowali aktywny katalizator żelazowy do syntezy amoniaku o strukturze wustytu (Fei-xO).Obecnie znane są dwa katalizatory żelazowe o strukturze wustytu A301 (1992 r.) i ZA-5 (1998 r.) opracowane w Chinach. Katalizatory te promowane są tlenkami Al, K, Ca. Podobnie jak w przypadku katalizatora magnetytowego surowcem do preparatyki wustytowego katalizatora jest magnetyt.
Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku zawierający w formie fazę wustytową oraz tlenki promotorów charakteryzuje się tym, że zawiera nanokrystaliczne żelazo w ilości od 5 do 15%, przy czym średnia wielkość krystalitów żelaza mieści się w zakresie od 10 do 20 nm. Katalizator zawiera tlenki promotorów w ilości AI2O3 od 3,0% wag. do 4,5% wag., CaO od 2,0% wag. do 2,8% wag. oraz K2O od 0,6% wag. do 0,9% wag.
Katalizator według wynalazku posiada lepsze właściwości w procesie syntezy amoniaku, ma wyższą aktywność, niż aktywność potrójnie promotowanego katalizatora przemysłowe, szybciej ulega procesowi redukcji.
Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunku przedstawiającym dyfraktogram utlenionej formy katalizatora z 10% zawartością nanokrystalicznego żelaza o średniej wielkości krystalitów 11 nm. Linie czarne oznaczają refleksy fazy wustytowej zgodnie z kartą JCPDS nr 00-006-0615 natomiast linie oznaczone 1 odpowiadają fazie żelaza zidentyfikowane na podstawie karty JCPDS nr 01-087-0722.
P r z y k ł a d 1
Próbkę wustytowego katalizatora żelazowego promotowanego tlenkami glinu (4,5% wag.), wapnia (2,3% wag.) i potasu (0,9% wag.) zawierającego 10% wag. żelaza nanokrystalicznego o średniej wielkości krystalitów 11 nm umieszczono w reaktorze syntezy amoniaku i poddano procesowi redukcji mieszaniną wodoru i azotu w stosunku H2:N2 = 3:1 według procedury: pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 300°C 1 godzinę, w 350°C dwie godziny, w 400°C trzy godziny, w 450°C szesnaście godzin, w 500°C dwadzieścia cztery godziny oraz pod ciśnieniem 10 MPa w 500°C cztery godziny. Stała szybkości reakcji syntezy amoniaku na badanym katalizatorze, obliczona z równania Tiemkina-Pyżeva na podstawie pomiarów stężenia amoniaku w gazach reakcyjnych jest o 10% wyższa od stałej szybkości reakcji dla katalizatora.
P r z y k ł a d 2
Próbkę wustytowego katalizatora żelazowego promotowanego tlenkami glinu (4,5% wag.), wapnia (2,3%wag.) i potasu (0,9% wag.) zawierającego 10% wag. żelaza nanokrystalicznego o średniej wielkości krystalitów 20 nm umieszczono w reaktorze syntezy amoniaku i poddano procesowi redukcji mieszaniną wodoru i azotu w stosunku H2:N2 = 3:1 według procedury: pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 300°C 1 godzinę, w 350°C dwie godziny, w 400°C trzy godziny, w 450°C szesnaście godzin, w 500°C dwadzieścia cztery godziny oraz pod ciśnieniem 10 MPa w 500°C cztery godziny. Stała szybkości reakcji syntezy amoniaku na badanym katalizatorze, obliczona z równania Tiemkina-Pyżeva na podstawie pomiarów stężenia amoniaku w gazach reakcyjnych jest o 5% wyższa od stałej szybkości reakcji dla katalizatora.
P r z y k ł a d 3
Próbkę wustytowego katalizatora żelazowego promotowanego tlenkami glinu (3,0% wag.), wapnia (2,0% wag.) i potasu (0,6% wag.) zawierającego 10% wag. żelaza nanokrystalicznego o śred
PL 234 025 Β1 niej wielkości krystalitów 20 nm umieszczono w reaktorze syntezy amoniaku i poddano procesowi redukcji mieszanina wodoru i azotu w stosunku H2:N2 = 3:1 według procedury: pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 300°C 1 godzinę, w 350°C dwie godziny, w 400°C trzy godziny, w 450°C szesnaście godzin, w 500°C dwadzieścia cztery godziny oraz pod ciśnieniem 10 MPa w 500°C cztery godziny. Stała szybkości reakcji syntezy amoniaku na badanym katalizatorze, obliczona z równania Tiemkina-Pyżeva na podstawie pomiarów stężenia amoniaku w gazach reakcyjnych jest o 5% wyższa od stałej szybkości reakcji dla katalizatora.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku zawierający w formie fazę wustytową oraz tlenki promotorów, znamienny tym, że zawiera nanokrystaliczne żelazo w ilości od 5 do 15%, przy czym średnia wielkość krystalitów żelaza mieści się w zakresie od 10 do 20 nm oraz tlenki promotorów w ilości AI2O3 od 3,0% wag. do 4,5% wag., CaO od 2,0% wag. do 2,8% wag. oraz K2O od 0,5% wag do 0,9% wag.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL407093A PL234025B1 (pl) | 2014-02-06 | 2014-02-06 | Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL407093A PL234025B1 (pl) | 2014-02-06 | 2014-02-06 | Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL407093A1 PL407093A1 (pl) | 2015-08-17 |
| PL234025B1 true PL234025B1 (pl) | 2020-01-31 |
Family
ID=53786630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL407093A PL234025B1 (pl) | 2014-02-06 | 2014-02-06 | Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234025B1 (pl) |
-
2014
- 2014-02-06 PL PL407093A patent/PL234025B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL407093A1 (pl) | 2015-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Su et al. | Prepared self-growing supported nickel catalyst by recovering Ni (Ⅱ) from metal wastewater using geopolymer microspheres | |
| Colmenares et al. | Influence of the strong metal support interaction effect (SMSI) of Pt/TiO2 and Pd/TiO2 systems in the photocatalytic biohydrogen production from glucose solution | |
| Schwengber et al. | Methane dry reforming using Ni/Al2O3 catalysts: Evaluation of the effects of temperature, space velocity and reaction time | |
| Hwang et al. | Methanation of carbon dioxide over mesoporous Ni–Fe–Ru–Al2O3 xerogel catalysts: Effect of ruthenium content | |
| Nagvenkar et al. | Zinc oxide as a solid acid catalyst for esterification reaction | |
| Bolshak et al. | Ethanol steam reforming over Ni–Fe-based hydrotalcites: effect of iron content and reaction temperature | |
| Littlewood et al. | Ni0. 05Mn0. 95O catalysts for the dry reforming of methane | |
| Xu et al. | Dry and steam reforming of biomass pyrolysis gas for rich hydrogen gas | |
| Wang et al. | Study on the steam reforming of ethanol over cobalt oxides | |
| Le et al. | Rapid catalytic reduction of NaHCO3 into formic acid and methane with hydrazine over Raney Ni catalyst | |
| CN102728364A (zh) | 一种介孔碳负载的铜基金属氧化物催化剂及其制备方法 | |
| Mukai et al. | Structure and activity of Ni/La0. 7Sr0. 3AlO3− δ catalyst for hydrogen production by steam reforming of toluene | |
| Takise et al. | Effect of catalyst structure on steam reforming of toluene over Ni/La0. 7Sr0. 3AlO3− δ catalyst | |
| Cardenas-Lizana et al. | β-Molybdenum nitride: synthesis mechanism and catalytic response in the gas phase hydrogenation of p-chloronitrobenzene | |
| Kowalik et al. | The quantitative description of the effects of cesium doping on the activity and properties of Cu/ZnO/Al2O3 catalyst in low-temperature water–gas shift | |
| CN105344365A (zh) | 一种均相沉淀法制备氟化催化剂的方法 | |
| Feng et al. | An efficient Cu-K-La/γ-Al2O3 catalyst for catalytic oxidation of hydrogen chloride to chlorine | |
| Segawa et al. | Vapor-phase catalytic reactions of alcohols over bixbyite indium oxide | |
| PL234025B1 (pl) | Wustytowy katalizator żelazowy do syntezy amoniaku | |
| Feng et al. | Effect of KCl on the performance of Cu-K-La/γ-Al2O3 catalyst for HCl oxidation | |
| Youn et al. | Hydrogen production by auto-thermal reforming of ethanol over Ni catalyst supported on ZrO2 prepared by a sol–gel method: Effect of H2O/P123 mass ratio in the preparation of ZrO2 | |
| Chai et al. | Free-standing NiO–MgO nanosheets in-situ controllably composited on Ni-foam as monolithic catalyst for catalytic oxy-methane reforming | |
| Reddy et al. | Comparison of CuO-MO x (M= Ce, Zn, Cr and Zr) catalysts in various water-gas shift reactions | |
| Yao et al. | Catalytic activities of transition metal phosphides for NO dissociation and reduction with CO | |
| CN104368364A (zh) | 一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂的制备方法 |