合成氨催化剂的发展p

探究合成氨催化工艺与技术发展作者：张苗李德来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期摘要：本文通过对合成氨催化剂进行了详细的探讨分析，然后对合成氨新工艺和新技术进行思考和阐述，希冀对相关的行业提供借鉴与帮助。

关键词：合成氨；催化工艺；技术氨工业的巨大成功不仅解决了人类对人口增长的需求，而且促成了一系列基本理论的发展。

氨合成铁催化剂是世界上最成功、最彻底的催化剂之一。

但是关于合成氨的真实性的讨论还没有结束。

氨催化剂的结构和生成氨的机理还存在许多问题。

随着石化、聚合物、碳化工、环境催化等领域的兴起，合成氨催化的相对地位逐渐下降。

目前，它不是催化研究的主要方面，但合成氨工业及其催化剂的技术进步将不会停止。

1 合成氨催化剂氨工业需要在较低的温度和压力下具有较高活性的催化剂。

目前，工业催化剂在高温（不同压力）下的催化效率已达到90%以上，接近于平衡氨浓度。

另一方面，工业氨合成的单一转化率，即氨合成率仅为15%～25%，大部分气体需要循环，增加了能耗。

为了提高催化剂的活性和转化率，必须降低反应温度。

因此，氨合成催化剂研究的总发展趋势就是开发低温高活性的新型催化剂，降低合成氨反应温度，提高氨的平衡转化率和单程转化率。

1.1 Fe3O4基传统熔铁催化剂Harbe：和Mittasch等开发成功合成氨铁催化剂以来，人们就对此进行了广泛深入的研究。

一般认为，以Fe3O4为母体的催化剂活性最高，火山活动曲线几十年来一直是经典的结论。

到目前为止，世界上所有工业合成氨铁催化剂，其主要化学成分均为Fe3O4。

1979，英国ICI公司率先加入氧化钴，成功开发了Fe-C。

该催化剂提高了活性，并成功地应用于ICIS-AMV工艺。

自那时以来，许多学者加入稀土氧化物来改善催化剂的性能，但其活性不能超过Fe-Co催化剂。

利用共催化剂提高传统熔铁催化剂的活性是非常困难的。

1.2 FeO基氨合成催化剂的发现铁的氧化物有3种，如Fe3O4、FeO和Fe2O3。

浅谈合成氨催化剂众所周知，N2和H2合成氨的反应是一个可逆反应，从化学平衡角度看，增压，降温有利于氨的合成，但对于合成氨的实际生产，压强越大，对设备的材料，质量和制造水平要求越高，能耗也变大，这将会增加建设投资和生产成本。

目前，我国合成氨厂一般选用的压强在20～50MPa之间，而降温受两方面限制，一是反应速度，降温，虽然有利于反应向正方面进行，但温度过低，反应速度反而变小，造成生产周期长。

二是催化剂，不同的催化剂有它的活性温度范围，催化剂定了，反应温度也随之被定下来，故合成氨提高效率最主要的因素在于催化剂。

目前，铁是合成氨工业中广泛应用的催化剂，它具有高内在活性，长使用寿命和高密度特点，活性温度在500℃左右，尽管铁催化剂有许多优点，但人们一直在努力开发新型催化剂。

一、合成氨催化剂近年的开始历程从20世纪70年代开始，日本就在积极地寻求开发钌基催化剂。

继ICIAMV和LCA 工艺中推出铁一钴系催化剂后，KAAP工艺中采用的以炭为载体的钌催化剂推动了氨合成催化剂的发展。

完全不含铁、不含钌的催化剂，如Cs/Co3Mo3N催化剂，其活性介于熔铁类和钉系催化剂之间，活性低于钌系催化剂。

1970年，以硅藻土为载体钌系催化剂在氨合成反应上的动力学研究引进了日本，日本的研究者继续研究了大量的以钾促进的金属（Co、Ni、Re、Mo、Fe、Ru、Os）在炭载体上的活性，发现钌比传统的双金属铁催化剂活性更高。

1972年，日本报导了以石墨为载体的钉系氨合成催化剂的第一次应用。

对无促进剂和有促进剂的钉系催化剂有了较为详细的认识后，出现了几种改进型钌系催化剂，如Ruhler等人开发的具有较高活性和稳定性的Ba—RU/MgO催化剂，丹麦托普索（Topsφe）公司也开发了含钌的氨合成催化剂。

在这些研究中，镁铝尖晶石和高表面积石墨为载体的钉系催化剂显示出较好的活性。

然而，在工业条件下，它的稳定性还存在一定问题。

最近，以Ba促进BN（氨化硼——以白石墨著称）为载体的钉催化剂开发成功，它具有前所未有的活性和稳定性。

合成氨催化剂的生产和技术发布时间：2023-01-04T05:52:04.717Z 来源：《中国科技信息》2023年17期作者：张鹏[导读] 合成氨广泛用于工业硝酸、盐铵和化肥的生产过程，间接促进了国民经济的发展。

与此同时，有关工业对氨的需求以吨计有所增加，这是工业建设和化学发展的基本原料之一。

张鹏陕西黄陵煤化工有限责任公司陕西延安 727307摘要：合成氨广泛用于工业硝酸、盐铵和化肥的生产过程，间接促进了国民经济的发展。

与此同时，有关工业对氨的需求以吨计有所增加，这是工业建设和化学发展的基本原料之一。

但是，作为工业发展和国民经济的重要参与者，传统的合成氨往往消耗更多的能源，产生较少的效益。

因此，对合成氨催化剂的研究开发不断进行推导。

本文介绍了合成氨催化剂的研究开发，讨论了最新的合成氨研发趋势，供参考。

关键词：合成氨；催化剂；新技术；研究进展前言作为合成氨化工的重要原料，在中国工业建设和经济生产中发挥着十分重要的作用，合成氨相关催化剂的开发也是化工发展的重要组成部分。

但是，我们还必须认识到，合成氨工业在实际生产中也消耗大量能源在全球气候日益受到灾害威胁的时候，化学研究人员必须加倍努力，改进现有的催化剂，以提高合成氨工业的总体效率。

1 铁基催化剂的研究1.1铁系氨合成催化剂A-110-1催化剂是一种以铁-氨为基础的合成催化剂，主要由磁铁矿的传统熔炼形成。

为了提高催化剂活性和稳定性，结构催化剂如Al2O3、K2O、CaO、BaO等。

已添加到准备中。

其作用是利用这些高熔点折射氧化物作为活性物质的α-Fe晶体的绝缘材料，防止容易发生摩擦的微晶接触，从而提高催化剂体的热稳定性。

SiO2 _ 2通常是从磁铁矿原料引入的，其适当存在类似于Al2O3，它可以稳定铁颗粒，提高催化剂的热阻和水的毒性。

催化剂的组成和含量在熔化状态下相互作用，影响催化剂的活性和热稳定性。

尤其是还原催化剂表面化学成分对催化剂的活性和稳定性起着重要作用。

合成氨工艺技术的现状及发展趋势摘要：本文首先阐述了我国合成氨工艺技术现状，接着分析了合成氨的工艺流程，最后对合成氨工艺技术的发展趋势进行了探讨。

希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：合成氨；工艺技术；发展趋势引言：合成氨催化技术是制作化工产品的主要技术，在生产制造氮肥、铵态化肥、硝酸化肥等产品中得到了十分广泛的运用。

在我们国家对化工产业提出了节能减排要求之后，合成氨催化技术也获得了更加有效的提升与完善，今后此项技术将会应用于更多的加工制造产业中。

1我国合成氨工艺技术现状最早的合成氨技术起源于20世纪初，那时合成氨技术主要是用于战争当中，因为炸药的原料之一就是合成氨。

现代的合成氨技术，则主要运用在农业和现代化学当中。

合成氨技术最早出现在我国，是在20世纪30年代。

那时，我国在合成氨工艺技术方面还比较落后，如今我国合成氨技术已经在全世界占有较高的地位。

在合成氨构成原料方面，我国掌握的种类也比较多，无论是利用无烟煤天然气还是油田等材料，都可以用来生产合成氨。

由于我国经济技术的不断发展，对于合成氨的需求量也日益增加。

同时，因为我国在合成氨工艺技术方面已经有较高的水平，所以目前合成氨的产量已经能够满足人们的日常生活需求。

在合成装置方面，因为我国引进的设备在世界领域中比较先进，所以在合成氨合成装置设备上，我国已经占有了绝大的优势，其也增强了我国在国际上的综合竞争力。

2合成氨的工艺流程分析2.1原料气的制取制作合成氨的原材料主要是天然气、重油、石脑油等。

不管是哪一种原材料都可以用来代表。

这些原材料在水蒸气和高温下形成将一氧化碳与氢作为主体的合成氨原材料气。

我们国家制作合成氨原料气的主要方式为煤气化法。

这种方法主要是利用氧、蒸汽以及其他汽化剂高温处理煤，促使其转变成一氧化碳和氢等可以燃烧的气体。

对气态烃类，工业中通常使用二段蒸汽转化法加工制造合成气。

重油部分的氧化法主要是将重油作为原材料，而气态烃类主要是不完全燃烧氧气，促使烃类在高温的作用下出现燃烧和裂解现象，出现的二氧化碳和水蒸气在高温的作用下和甲烷发生转化反应，进而取得将氧化碳和氢气作为主要原料的合成气。

合成氨的反应历程一、合成氨反应的基本概念合成氨反应啊，那可是化学界相当有名的一个反应呢。

简单来说，就是氮气和氢气在一定条件下发生反应，生成氨气。

这个反应的化学方程式就是N₂+3H₂⇌2NH₃。

这就像是一场神奇的魔法，两种气体就这么变成了另外一种有用的气体。

二、反应发生的条件1. 温度这个反应对温度要求可严格啦。

一般来说呢，需要比较高的温度，但是温度又不能过高。

要是温度太高了，就像火太大了把菜烧焦了一样，会让反应变得很复杂，生成一些我们不想要的东西。

2. 压力压力在这个反应里也是个重要的角色。

就好比是给反应施加了一个外部的力量，让氮气和氢气能够更好地结合在一起。

通常需要比较高的压力，这样能促使反应朝着生成氨气的方向进行。

3. 催化剂这里就不得不提到催化剂啦。

催化剂就像是这个反应的小助手，没有它的话，反应虽然也能发生，但是速度就会很慢很慢。

常见的催化剂是铁触媒，它能大大加快反应的速度呢。

三、反应历程中的分子变化1. 氮气的活化氮气分子是很稳定的，就像一个很顽固的家伙。

在反应开始的时候，它需要先被活化，打破它原本稳定的结构。

这就需要一定的能量输入，比如前面提到的合适的温度和压力，再加上催化剂的作用，氮气分子中的氮氮三键就开始松动啦。

2. 氢气的吸附与解离氢气分子呢，也不是干等着的。

它会被吸附到催化剂的表面，然后发生解离，变成单个的氢原子。

这就像是一群小伙伴分散开来，准备去和氮气分子进行组合。

3. 反应的中间步骤当氮气被活化，氢气解离之后，氮原子和氢原子就开始相互作用啦。

它们会形成一些中间产物，这些中间产物的结构比较复杂，就像一个正在搭建的积木建筑，还没有完全成型。

4. 氨气的生成经过一系列复杂的步骤之后，终于形成了我们想要的氨气。

氨气分子就像是这个反应的最终成果，从那些复杂的中间过程中诞生出来啦。

四、合成氨反应的重要性1. 在农业上的应用氨气可是生产化肥的重要原料呢。

有了氨气，就能制造出各种氮肥，就像尿素之类的。

浅析合成氨催化剂的研究发展【摘要】合成氨是重要的化工原料，合成氨工业是化学工业的支柱产业。

合成氨工艺主要是对催化剂的研究，文章对合成氨催化剂作研究进展概述，提出了对合成氨催化剂发展的建议。

【关键词】合成氨？催化剂？发展合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

至今仍没有开发出与其低压高活性相匹配的低压合成工艺，因此，以催化剂为核心技术，通过对催化剂的深入研究，以提高合成氨工业的综合效益。

1 催化剂合成氨的反应机理热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。

当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。

目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。

接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。

在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。

加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。

第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/ mol，第二阶段的反应活化能为13kJ/mol。

由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

2 铁基催化剂的研究2.1 传统熔铁型催化剂传统熔铁型催化剂主要由磁铁矿组成，加入不同的助剂（如A12O3、K2O、CaO、MgO、BaO等）构成了一系列不同型号的催化剂。

陈林深等人以Fe3+（Cr3+）？Fe2+混合离子和氨水为原料，用共沉淀方法制备C-Fe2O3（Fe3O4）晶型的铁铬中变催化剂，在325℃、500h- 1、汽气比2∶1 条件下，CO转化率高达97%。

该法除工艺简单，可利用废催化剂Fe3+资源外，还可以在中和沉淀阶段，把Mn2+，Zn2+，Co2+，Pb2+等金属离子掺入尖晶石结构中，形成亚稳态的类C- Fe2O3结构，为改进催化剂性能提供了较好的途径。

合成氨催化剂简述合成氨是重要的化工原料，主要用来生产化肥、硝酸、铵盐、纯碱等。

作为化学工业的支柱产业之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。

同时合成氨也是一个大吨位、高能耗、低效益的产业，因此合成氨工艺和催化剂的改进对降低能耗、提高经济效益有着巨大影响。

我国合成氨催化剂发展十分迅速，目前合成氨催化剂主要类型是铁基催化剂，同时对钌基催化剂也有所研究。

1 铁基合成氨催化剂铁基合成氨催化剂价格低、稳定性好，制备时通常采用用熔融法，主要的原料是利用磁铁矿和铁，另外添加不同类的助剂化合物，再用电阻炉将其熔炼，后冷却、破碎筛分，最终形成不同颗粒大小的铁催化剂。

早在合成氨催化剂研究的初期，研究人员就发现用天然磁铁矿还原得到的催化剂效率远优于其它铁化合物。

随后根据纯铁催化剂的活性与还原前氧化度之间的关系，通过大量实验发现铁比值与熔铁基合成氨催化剂的性能有着密切的关系。

通常认为以Fe3O4为母体的催化剂具有的活性最高。

到目前为止，世界上所有工业氨合成铁催化剂，无一例外，其主要化学组成都是Fe3O4。

2钌基合成氨催化剂钌基合成氨催化剂也被称为第二代氨合成催化剂，它是一类新型负载型催化剂。

在我国的研究较晚，目前的工业投入刚处于起步阶段。

其制备不同于传统的铁催化剂，通常选择适当的母体化合物，添加某种促进剂，采用浸渍法负载在载体上，经一定条件还原活化处理后，转化成活性组分。

催化剂中母体化合物、载体、促进剂对所制备的催化剂的活性具有很大影响。

经历了近—个世纪的研究，合成氨催化剂技术可以说已相当成熟，但是传统的熔铁催化剂不符合低能耗的发展趋势，而钌基合成氨催化剂的价格昂贵，又不容易普及。

作为世界人口最多的农业大国和世界最大产氨国，合成氨工业对于我国国民经济的发展具有重要的战略和现实意义。

虽然国内对铁基催化剂的研究方面投入了大量的人力物力，但钌基合成氨催化剂的研究方面起步较晚，对于催化剂的作用机理也未进行深入研究，与国际先进水平的差距较大，这与我国是最大的产氨大国极不相称，因此我们合成氨这种高能耗产业的节能降耗还很漫长。

合成氨催化剂的结构设计及性能优化合成氨催化剂是促进合成氨反应的重要组成部分。

合成氨催化剂的结构设计和性能优化是合成氨工业生产中的核心问题之一，对于提高合成氨的产量和减少能源消耗具有重要意义。

本文将介绍合成氨催化剂的结构设计和性能优化的相关内容。

合成氨是制造化肥和其他产品所必需的重要原料。

传统的合成氨方法是通过哈伯-博士过程，将氮气和氢气在高温高压的条件下催化反应产生氨。

催化剂在此反应中起着至关重要的作用，它能够降低反应的活化能，提高反应速率和选择性。

对于合成氨催化剂的结构设计，一般遵循以下原则：1. 催化剂应具有高的活性和选择性。

活性是指催化剂能够加速反应速率，而选择性是指催化剂在多种反应途径中选择正确的途径。

为了提高活性和选择性，可以选择具有高表面积和活性位点丰富的催化剂。

例如，以铁、钼或钛等过渡金属为主体的催化剂常用于合成氨反应。

2. 催化剂应具有高的稳定性。

合成氨反应是一个高温高压的过程，催化剂需要在极端条件下长时间稳定运行。

为了提高催化剂的稳定性，可以采用高温稳定的载体材料，并采用合适的促进剂来增强催化剂的稳定性。

3. 催化剂应具有良好的热传导性能。

在合成氨反应中，催化剂需要吸收和传导大量的热能。

因此，催化剂的热导率应足够高，以确保反应温度的均匀分布和催化剂的稳定性。

为了进一步优化合成氨催化剂的性能，可以采取以下措施：1. 优化催化剂的组分和结构。

通过调整催化剂的成分和结构，可以提高其催化活性和选择性。

例如，通过合金化改性、调控晶型和晶面结构等手段，可以增强催化剂的催化性能。

此外，还可以引入适量的助剂来提高催化剂的稳定性和选择性。

2. 发展新型的载体材料。

催化剂的载体材料对其性能有着重要影响。

传统的载体材料如α-氧化铝、硅胶等在高温高压条件下存在烧结和失活的问题。

因此，发展新型的高温稳定载体材料是一个重要方向。

例如，选择新型的纳米氧化物、碳基材料等作为载体，可以提高催化剂的稳定性和活性。

合成氨氨气分子式为NH3，英文名：syntheticammonia。

合成氨是指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。

一、合成氨基本简介生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

①哈伯法合成氨。

在600℃的高温、200个大气压、含铅镁促进剂的铁催化剂的条件下，在炽热的焦炭上方吹人水蒸汽，可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体。

其中的一氧化碳在催化剂的作用下，进一步与水蒸汽反应，得到二氧化碳和氢气。

然后将混和气体在一定压力下溶于水，二氧化碳被吸收，就制得了较纯净的氢气。

同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭，空气中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，从而得到了所需要的氮气。

②天然气制氨。

天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。

以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

③重质油制氨。

重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。

空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

④煤（焦炭）制氨。

随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

合成氨反应式如下：N2+3H2 2NH3该反应具有以下的特点：A可逆反应B熵减小的反应ΔH=-92.4kJ/molC正反应是放热反应D正反应气体体积缩小E要有催化剂反应的适宜温度：700K反应的适宜压力：2×107∽5×107Pa催化剂：铁触媒，以铁为主体的多成分催化剂，使反应在较低温度下较快进行合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

合成氨催化剂的研究进展及展望一、引言合成氨是现代化学工业的重要支柱之一,广泛应用于农业生产、化工、医药等领域。

自1909年Haber和BoSCh首次成功实现合成氨工业化以来,合成氨技术经历了多次改进和优化。

其中，催化剂的研究与改进是提高合成氨效率和降低能耗的关键因素。

本文将简要介绍合成氨催化剂的研究状况，着重概述近几年来铁基催化剂、铝土基催化剂、钉基催化剂的最新研究进展，并从绿色化学和工业应用的角度出发，对合成氨催化剂的发展进行展望。

二、铁基催化剂的研究进展铁基催化剂在合成氨工业中具有广泛应用，其研究主要集中在提高催化剂活性、稳定性和选择性等方面。

近年来，科研工作者通过改进催化剂制备方法、优化催化剂结构、添加助剂等方法，提高了铁基催化剂的性能。

例如，采用溶胶-凝胶法制备的Fe-ZSM-5复合催化剂具有较高的活性和稳定性，且对H2/N2比值要求较低。

此外，一些研究者还发现，通过调节助剂的种类和含量，可以实现对催化剂性能的有效调控。

三、铝土基催化剂的研究进展铝土基催化剂是一种以氧化铝为载体、活性组分为过渡金属的催化剂。

近年来，铝土基催化剂的研究主要集中在提高其抗硫中毒能力和降低成本等方面。

一些研究者通过改进催化剂制备方法、优化载体的结构和性质、添加助剂等方法，提高了铝土基催化剂的性能。

例如，采用高岭土为载体制备的Co∕A1203催化剂具有较高的活性和稳定性，且对H2/N2比值要求较低。

此外，一些研究者还发现，通过调节助剂的种类和含量，可以实现对催化剂性能的有效调控。

四、钉基催化剂的研究进展钉基催化剂是一种具有高活性和高选择性的合成氨催化剂。

近年来，钉基催化剂的研究主要集中在提高其稳定性和降低成本等方面。

一些研究者通过改进催化剂制备方法、优化活性组分的结构和性质、添加助剂等方法，提高了钉基催化剂的性能。

例如，采用溶胶-凝胶法制备的Ru/C催化剂具有较高的活性和稳定性，且对H2/N2比值要求较低。

此外，一些研究者还发现，通过调节助剂的种类和含量，可以实现对催化剂性能的有效调控。

合成氨发展史及未来的发展方向合成氨发展史及未来的发展方向各位同事工友们，下午好：我今天演讲的题目是“合成氨发展史及未来的发展方向”，是一种科普性质的讲义，作为一个搞氨合成的专业技术人员来说，知道合成氨的发展历史和未来的发展方向，对把握我们公司的发展和了解我们的现状，很有必要和意义。

一、为什么叫合成氨我们把氨叫做合成氨，为什么在氨的前面加了“合成”两个字，我们知道氨的分子式是NH3，由于氨的不活泼性，使得人们直到19世纪晚期仍然普遍认为将氮与氨直接合成氨是不可能的，20世纪初，虽然有人借助催化剂的作用合成了氨，但仍然认为无法工业化，因为确实遇到了诸如可供实际工业使用的催化剂难以找到、高温高压能够抵抗氢腐蚀的材料无法解决等问题，可以认为合成氨的技术开发历程阻力重重，举步维艰，经过千万次的不懈努力，才使得世界上第一座工业规模的氨系统于1913年在德国建成投产。

从此开创了氮肥工业的新纪元。

为了纪念氨开发的艰难，特在氨前面加“合成”两个字。

二、合成氨在国民经济中的地位和作用1、用氨制造氮肥。

我们知道土壤所缺的养份主要是氮磷、钾。

从解放前直至改革开放初期，中国的粮食产量一直不能自给自足，主要原因是中国几乎所有的土壤都需补氮。

由于合成氨工业不能满足农业施肥的需要，土壤补氮不足，农作物只能在低产水平上徘徊（300斤过黄河，400斤跨长江），为了满足粮食生产的需要，我国一直把发展化肥工业作为整个化学工业的首要任务，中国要以全世界7%的耕地来养活全世界22%的人口。

经过60多年的发展，我国合成氨制造和氮肥产量已居世界首位，合成氨作为制造氮肥的主要原料，为粮食增产、农民增收、社会稳定立下了汗马功劳。

2、氨的工业用途氨是氮的一种固定形式，除少数场合直接使用外，更主要的是使用其中的氮与其他物质化合而成各种不同的含氮化合物，然后再用于各工业领域。

虽然氮分子只由两个氮原子组成，但是氮原子可以形成三个键，如果这三个键都与氢原子相联，就形成了氨（NH3），将氨的氢原子以各种不同的化学物质取代，就会的到不同的衍生物。

合成氨催化剂研究及其进展合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

别名：氨气。

分子式NH3世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料，生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

①天然气制氨。

天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路。

②重质油制氨。

重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。

空气分离装置制得的氧用于油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

③煤（焦炭）制氨。

随着石油化工和天然气化工的发展，以煤为原料制取氨的。

氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。

硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。

液氨常用作制冷剂。

在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。

加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。

第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13kJ/mol。

由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而速率加快了。

催化剂的催化能力一般称为催化活性。

有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。

实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。

接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。

活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

合成氨催化技术与工艺发展趋势吉文祥 (青海盐湖元品化工有限责任公司化肥厂，青海 格尔木 816099)摘要：在高温高压的环境状态下, 通过催化剂作用可以让氢气和氮气发生化学反应, 并生成相应的产物，也即合成氨。

中国的合成氨催化技术在经过多年的探索后已经得到了一定程度的发展，该项技术产物已经被广泛运用于农业生产实践之中，且其产物多通过化学肥料的形式展现。

中国自古以来便是农业大国，也因此对合成氨的产量提出了很高的要求。

为此，要求中国积极展开对于合成氨催化工艺的探索。

文章将对此展开研究，明确其工艺发展的未来趋势。

关键词：合成氨；催化技术；工艺发展中图分类号：TQ113.2文献标志码：A文章编号：1008-4800(2021)15-0082-02DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.15.041Development Trend of Synthesis Ammonia Catalytic TechnologyJI Wen-xiang (Chemical Fertilizer Plant, Qinghai Salt Lake Yuan Pin Chemical Co., Ltd., Golmud 816099, China)Abstract: Under the condition of high temperature and high pressure, hydrogen and nitrogen can react chemically by catalyst, andproduce the corresponding products, that is, synthetic ammonia, can be formed. The synthetic ammonia catalytic technology in China has been developed to a certain extent after many years of exploration. The product has been widely used in agricultural production practice, and its products are mostly displayed in the form of chemical fertilizer. China has been a big agricultural country since ancient times, and therefore put forward high requirements for the production of synthetic ammonia. Therefore, China is required to actively explore the catalytic process of ammonia synthesis. In this paper, we will study it and make clear that the future trend of its process development.Keywords: ammonia synthesis; catalytic technology; process development0引言对于推动中国农业生产结构变形和农业发展而言，合成氨技术至关重要。

合成氨催化剂的制备及催化性能研究合成氨是工业上非常重要的基础化学品之一，它广泛应用于化学、农业等领域。

在合成氨的制备中，催化剂是不可或缺的一部分。

因此，合成氨催化剂的研究一直是科学家们关注的焦点之一。

一、催化剂简介合成氨的工业化生产中通常采用铁-铅催化剂，该催化剂含有K2O、Al2O3、MgO等助剂。

铁本身具有很强的催化作用，在合成氨的过程中起到了重要的作用。

而助剂的加入则可以提高催化剂的活性，延长催化剂的寿命。

二、制备方法目前，合成氨催化剂主要有物理混合法和化学共沉淀法两种制备方法。

1.物理混合法物理混合法是将铁、铅、助剂等不同组分混合，制成催化剂颗粒。

该方法制备工艺简单，但催化剂活性和稳定性有限。

2.化学共沉淀法化学共沉淀法是将铁、铅、助剂等不同组分混合，通过化学反应使它们共同沉淀形成催化剂。

该方法制备的催化剂晶粒尺寸较小，具有更高的活性和稳定性。

三、催化性能研究大量的实验证明，对于合成氨的制备，铁-铅催化剂比其他催化剂更具优势。

但好的催化剂不仅要有高的活性，同时还要具有很好的选择性和稳定性。

因此，催化剂的选择性、稳定性以及活性一直是研究的焦点。

1. 活性研究活性是衡量催化剂催化性能的重要指标之一。

研究表明，合成氨催化剂中铁的氧化状态以及铁和氧的比例是影响活性的主要因素。

在实验过程中，可以通过改变催化剂的成分、负载、还原方式等来调节催化剂的活性。

2. 选择性研究合成氨的制备中，选择性也是催化剂优化的关键之一。

研究表明，合成氨催化剂的选择性主要受到反应物的分压、反应温度、反应时间等因素的影响。

同时，助剂的添加也可以改善催化剂的选择性。

3. 稳定性研究稳定性是催化剂实际应用时的重要指标，而稳定性的下降通常会导致催化剂活性的降低。

研究表明，铁-铅催化剂的稳定性与助剂的加入有关。

例如，K2O和MgO的加入可以增强催化剂的稳定性，减缓催化剂失活的速度。

结语目前，合成氨催化剂的研究已经取得了很大的进展。

钌系合成氨催化剂发展简史2016-05-19 13:16来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部KAAP流程全球大约10%的能源用于合成氨生产，合成氨工艺和催化剂的改进将对矿物燃料的消费量产生重大影响。

Haber的铁系氨合成催化剂及其工艺流程于1913年在德国Oppau首次实现了工业化，至今已有80多年的历史。

80多年来，国际上围绕着氨合成催化体系进行了极其大量的基础和应用研究工作，对铁系氨合成催化剂的各类促进剂、制造工艺、氨合成机理、反应动力学、催化剂结构与性能关系开展了广泛深入的研究。

在推动合成氨工业技术进步的同时，也大大促进了催化科学和相关学科的发展。

然而任何一项技术进步都有其发展极限，当技术达到或接近其成熟阶段时，要想取得显著的进展将变得十分困难。

随着社会的持续发展和新兴材料产业的兴起，不仅对合成氨的需求量持续增加，而且在能源、环保、安全、保健等方面对各项技术提出日益严格的要求，合成氨工业也面临着前所未有的挑战。

合成氨工业如何才能走向技术创新之路?早在70年代，国外许多工业研究机构和高校研究院，除了继续对铁系氨合成催化剂进行改进研究，取得“连续性技术进步”外，还致力于从完全不同的途径寻找“非连续性技术进步”的起点，研制和开发新一代氨合成催化材料，因为后者往往会带来重大技术突破的机会。

1968年Tamaru提出过渡金属EDA(electron donor acceptor)型氨合成催化体系，碱金属钾或钠为电子授体，过渡金属铁、钌、锇、钴等为电子受体，选择具有电子传输能力的酞菁、聚苯醌、石墨以及石墨化活性炭为载体，在温和条件下展示出较铁系催化剂高的氨合成催化活性。

1971年Ozaki和Aika等人研究了以活性炭为载体，碱金属钾为促进剂的钌系氨合成催化剂的活性，在常压和250℃下，Ru2K/A C催化剂的活性比双促进熔铁( Fe2Al2O32K2O)催化剂在相同条件下提高了10倍。

1979年英国BP公司与美国Kellogg公司联合研制开发钌系氨合成催化剂，Kellogg公司依据其雄厚的工程技术力量，加速了钌系氨合成催化剂的工业化。

论催化剂在合成氨工艺中应用技术的发展摘要：催化合成氨是自然界中氮的循环的重要一环，不仅如此，合成氨工业的迅速发展，又促进了一系列科学技术和化学合成工业的发展。

合成氨工业的发展在人类社会史上具有重大影响，解决了人类因人口增长所需要的粮食。

结合对合成氨工艺的认识预测未来合成氨技术的发展方向和趋势，出合成氨工业的未来和面临的新挑战，以氮和氢为原料合成氨，是目前世界上采用最广泛，通过合成氨的工艺流程和设备以及合成氨过程的成熟技术和实践经验，列出涉及的有关化学反应式、技术路线和实验方案。

关键词：催化剂；合成氨；技术一、氨的性质氨是最为重要的基础化工产品之一，氨也是一些工业部门的重要原料，其产量居各种化工产品的首位，氨是由氮和氢两种元素组成的，要生产合成氨，首先要制造含有氮、氢混合气的原料气，它的化学式是NH3，氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体，目前我国氮肥生产企业主要分布在粮棉主产区和原料资源地。

氨比空气轻，相对密度0.596，氨与酸或酸酐可以直接作用，生成各种铵盐；标准状况下，一体积水能溶解1300体积的氨的水溶液称为氨水，合成氨是氮肥工业的基础，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，氨还可用来生产多种复合化肥，氨本身是重要的氮素肥料，常温下氨在空气中的爆炸范围为15.5～28％，在氧气中为13.5～82％，氨与空气或氧按一定比例混合后，遇明火能引起爆炸。

二、催化剂的应用为了加快N2与H2的化合反应速率，都采用加入催化剂的方法，我国合成氨催化剂涉及脱毒剂、烃类蒸气转化、变换、甲烷化和氨合成5大类，以高（中）温变换和氨催化剂消耗量为最大，约占合成氨催化剂总消耗量的70%。

该类催化剂在大型合成氨装置中的平均使用寿命已超过10年，但作为宽温变换催化剂的使用是有条件的，适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利，因为氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤，需要存在一定的硫化氢浓度，操作温度越高，仅仅考虑使合成氨的化学反应速率增大还不行，还需要考虑如何最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量，汽气比越大，因此对硫化氢浓度上限无要求，钌基催化剂是氨合成催化剂研究的一个重大突破，有着十分广泛的应用前景，使用寿命与工艺条件有关，一般3～5a，如条件缓和会更长，同时少量的毒物对其活性基本没有影响，合成氨平衡混合物中 NH3的体积分数也只为26.4％，即转化率仍不够大，使用的技术已达国外先进水平。