FeO基氨合成催化剂的可逆中毒研究

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1、FeO基氨合成催化剂的可逆中毒研究氨合成催化剂在工业使川过程中，除长期处于高温高压外，还要经受气质、气体流速和净化等工序的影响。因此，一种优良的催化剂不但要低温低用活性高，还要冇优良的抗進和机械性能。尤其是在我国中、小型介成氨厂为数众多，原料气通常含冇一定的微量毒物，较常见的为CO、CO2和1L0等含氧化介物，这些毒物浓度如超标，势必使催化剂发工中毒而使催化剂全部或部分失去活性，如不及时处理，将会给生产带來严重影响。FoO基催化剂是从根基结构上创新变革而研发成功的我国独创的国际先进水平的新一代氨合成催化剂，在众多中、小熨合成氨厂应用广泛。皿0基的

2、活性和机械性能己作了相关的报道。本文采用髙压固定床装置，以CO?为例系统硏究了FeO基氨介成催化剂A301对可逆毒物的抵抗和解毒能力，为工业生产屮分析和预防催化剂被毒化捉供冇益的帮助。1实验部分1.1样品的制备及催化剂活性评价催化剂制备和活性评价装置采用文献的方法。1.2毒物的制取及旁路中毒反应装置实验所川毒物CO；?系碳酸钠与稀硫酸制取后经分子筛净化，进入旁路装置。本实验为在窩斥下使一定浓度的進物以活塞流脉冲进入反应器，装宣见图1。图1高压中構反应装・在反应器进II增加一个旁路，通过改变旁路的容竝使其具冇简单调控毒物浓度的功能。旁路说明：(1)

3、15MPa时，只【段进潭物与高压氢、氮气充满整个旁路，潭物浓度约为600X10^：(2)15MPa时，只II段进毒物与高压氢、氮气充满整个旁路，毒物浓度约为1000X10"；(3)lOMPa充满I段毒物和15MPa充满I【段毒物，再混合高压氢氮气于整个旁路，毒物浓度均约1000X10^o2结果与讨论2.1温度图2为15MPa、空速30000h和毒物浓度1000X10-"时，温度对A301可逆中毒和解毒的影响曲线。从图2可以看出,在475°C、450°C、425°C和400°C催化剂的初活性(均以出口Nib%表示，)分别为15.53%、17.62%

4、、16.67%和14.98%。活性高低的温度顺序为:450°C>425°C>475°C>400°C。中毒后各相应温度点的活性分别降至5.52%、1.7%、3.21%和6.25%,从活性数据中可以看出,4509时催化剂对毒物最为敏感，其次为425°C、475°C和400°C°这个顺序恰好和该催化剂在各个温度点的初活性高低排序一致。说明催化剂在同一毒物浓度下屮毒程度的深浅和其在各个温度点的活性高低仔密切关系，催化剂在活性越高的温度点时中毒，受到的影响更大。i!w夜35d反应卿间/療ir>间in图2温度对心M可逆中毒解毒过程的影晌而解毒过程则有所不同，

5、催化剂中毒活性降到最低点后，催化剂在新鲜氮、氮气的作川下，活性开始逐渐恢复，从图2可以看出，不同温度点，恢复过程差别较大，在475°C,不到3h活性基木恢复；450C经过5h活性也□.全部恢复；而400°C,经过5h活性只能恢复到原來活性的70%。因此，温度对可逆屮毒的解毒冇较人的影响，温度越高，解毒越快。这就为工业生产上催化剂可逆毒物屮毒时，利用适当升温的方法来解除可逆毒物提供了实验依据。2.2压力介成氨反应在高压下进行，压力越高，出口氨浓度也越高。因而窩压下C02中毒的研究就更显匝要。选用10MPa和15MPa下,反应温度同为450°C、空速

6、30000h~4物浓度1000X10=血对A301催化剂的薄化实验，结果见图3。从图3明显看出，15W〉a催化剂活性从17.62%下降至1.7%,下降了90%；ffilOMPa活性从13.95%下降到3.34%,只下降75%左右。可见，反应压力越髙,毒物对催化剂的毒害越显著。这可能是压力增大，氨合成反应中増加了氢、氮分子的碰撞频率，也提高了毒物分子与催化剂的冇效碰撞吸附。同时山于斥力提窩，一定空速下，潭物与催化剂的接触时间增加，琏物在催化剂的停留时间增长，导致催化剂的中毒程度的加深。因而,催化剂在15MPa比在10MPa更加容易中毒。05010

7、0I5C200250300反磴时间"in0.1f70011110501015020025030<»0987654321O.O.OOO00.0反应旳詞Sin图3压力对心1可邀中毒解量过理的影响2.3毒物浓度为获得不同浓度g对催化剂的中毒和解毒的影响，做了毒物浓度分别为600><10一“和1000X10"下的催化剂屮毒和解毒实验，结果见图4。从图4可以看出，催化剂屮毒后的活性随毒物浓度的增加而下降,1000X10-"时的屮毒曲线斜率比600X10^大，说明毒物浓度越高，催化剂屮毒程度越深，活性下降的幅度与毒物浓度成正比。而从两种浓度中毒后的解毎恢复曲

8、线上看，在同样15MPa、450°C和空速30000h~l条件下解毒，经过相同的3h恢复后，1000X10'中毒的催化剂活性恢复到85%