無(wú)機(jī)化工催化劑catalyst for inorganic chemical industry
合成氣和氫氣生產(chǎn)用催化劑 世界上每年以?xún)|噸計(jì)的天然氣、石油和煤炭用于制造合成氣，以便進(jìn)一步用于生產(chǎn)合成氨、甲醇以及用于還原鐵礦制成海綿鐵等。天然氣和石腦油通過(guò)蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑可制得合成氣，煤和重質(zhì)油經(jīng)部分氧化法造氣爐可制成水煤氣。合成氣或水煤氣都以氫和一氧化碳為主要成分，根據(jù)需要可通過(guò)變換催化劑使其中的一氧化碳變換為氫。
蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑 以鎳為活性組分，以耐高溫的惰性氧化鋁為載體而制成的催化劑。常制成環(huán)形顆粒，以減低通氣阻力并增加顆粒的外表面積。在高溫（ 780～1000°C）條件下于催化劑上所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)有：
變換催化劑 用于使合成氣或水煤氣中含有的一氧化碳變換為氫?；瘜W(xué)反應(yīng)同（2）式，但反應(yīng)溫度遠(yuǎn)較蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)為低（溫度愈低，平衡常數(shù)愈大，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行）。一般經(jīng)高溫(315～485°C)和低溫(175～350°C)兩次變換。高溫變換催化劑為傳統(tǒng)的鐵鉻系，即含有氧化鐵－氧化鉻。低溫變換催化劑通用的為銅鋅鋁系，即含有氧化銅-氧化鋅-氧化鋁。合成氣或水煤氣中的一氧化碳含量在高溫變換催化劑上由12％～46％降至1％～5％，經(jīng)低溫變換催化劑進(jìn)一步降至0.1％～0.5％。近年來(lái)，又發(fā)展了鉬系耐硫變換催化劑，操作溫度可在200～450°C。
氣體凈化催化劑 用量最大的是合成氨工業(yè)，主要用來(lái)脫除合成氨原料氣中的少量硫和一氧化碳。常用的氣體凈化催化劑有下列兩種。
加氫脫硫催化劑 主要成分為鈷-鉬／氧化鋁，用于脫除天然氣或石腦油中含有的有機(jī)硫。它能使有機(jī)硫加氫而轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。反應(yīng)在300～450°C進(jìn)行，生成的硫化氫可進(jìn)一步用氧化鋅脫硫劑脫除，經(jīng)凈化后的氣體含硫低于0.1ppm以下。
甲烷化催化劑 一種專(zhuān)用的鎳／氧化鋁催化劑，為條狀或球狀顆粒。合成氣或氫氣中含有少量(0.5％以下)的一氧化碳和二氧化碳，通過(guò)甲烷化催化劑在260~450°C下，按上式（3）進(jìn)行反應(yīng)，成為惰性的甲烷，凈化后一氧化碳和二氧化碳?xì)埩魸舛瓤山档?ppm以下。
氨合成催化劑 含有多種助催化劑的堅(jiān)牢的顆粒狀鐵催化劑，用于加速氮和氫合成為氨的反應(yīng)。將精選磁鐵礦和作為助催化劑的氧化鋁、氧化鉀和氧化鈣等在電爐內(nèi)熔融，熔塊破碎成不規(guī)則的顆粒，即得催化劑產(chǎn)品。使用時(shí)裝在合成塔內(nèi)用含氫氣體還原成為活性鐵后轉(zhuǎn)入正常動(dòng)轉(zhuǎn)。日產(chǎn)千噸氨的大型氨廠(chǎng)氨合成催化劑裝用量為35或68m3（98或190t），裝用量與合成塔操作壓力等級(jí)有關(guān)，前者為28MPa級(jí)，后者為13MPa級(jí)，使用壽命3～5年。在中小型廠(chǎng)的壽命為1～3年，多數(shù)情況是因修理設(shè)備而損害了催化劑。
硫酸生產(chǎn)用釩催化劑 釩催化劑于1913年在德國(guó)巴登苯胺純堿公司首次使用，30年代起全部代替了鉑催化劑用于硫酸生產(chǎn)。釩催化劑的作用是加速二氧化硫氧化成三氧化硫的反應(yīng)速度。釩催化劑商品一般為直徑 5mm圓柱形顆粒，其氧化釩、氧化鉀載在多孔性硅藻土載體上。在反應(yīng)條件下，釩催化劑有效成分熔融分布在載體微孔內(nèi)表面上，形成一定厚度的液態(tài)薄膜。熔鹽混合物是由多種釩氧化物溶解在堿金屬的多種焦硫酸鹽中所構(gòu)成。釩催化劑正常使用壽命 5～10年或更長(zhǎng)。催化劑在生產(chǎn)裝置上的裝用量，按日產(chǎn)噸酸規(guī)模計(jì)一般為 180～300l，這與氣體組成、設(shè)計(jì)條件以及尾氣要求有關(guān)。
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