无机化工催化剂主要包括合成气和氢气的生产、蒸汽转化催化剂、变换催化剂、气体净化催化剂等。
无机化工催化剂
用于生产无机化工产品的化学加工过程的催化剂。
- 英文名称
- catalyst for inorganic chemical industry
- 所属学科
- 化工
世界上每年以亿吨计的天然气、石油和煤炭用于制造合成气,以便进一步用于生产合成氨、甲醇以及用于还原铁矿制成海绵铁等。天然气和石脑油通过蒸汽转化催化剂可制得合成气,煤和重质油经部分氧化法造气炉可制得水煤气。合成气或水煤气都以氢和一氧化碳为主要成分,根据需要可通过变换催化剂使其中的一氧化碳变换为氢。
以镍为活性组分,以耐高温的惰性氧化铝为载体而制成的催化剂。常制成环形颗粒,以降低通气阻力并增加颗粒的外表面积。高温(780~1000℃)条件下在催化剂上进行化学反应。为适应不同原料的差异性以及不同操作温度的差异性,生产催化剂的厂家能供应各种不同型号的蒸汽转化催化剂商品。
使合成气或水煤气中含有的一氧化碳变换为氢的催化剂。化学反应与蒸汽转化反应相似,但反应温度比蒸汽转化反应低(温度越低,平衡常数越大,有利于反应向右进行)。一般经高温(315~485℃)和低温(175~350℃)两次变换。高温变换催化剂为传统的铁铬系,即含有氧化铁-氧化铬。低温变换催化剂通用的为铜锌铝系,含有氧化铜-氧化锌-氧化铝。合成气或水煤气中一氧化碳含量在高温变换催化剂上由12%~46%降至1%~5%,经低温变换催化剂进一步降至0.1%~0.5%。21世纪初,又发展了钼系耐硫变换催化剂,操作温度可在200~450℃。
主要用来脱除合成氨原料气中的少量硫和一氧化碳。常用的气体净化催化剂主要有加氢脱硫催化剂、甲烷化催化剂、氨合成催化剂、硫酸生产用钒催化剂。
主要成分为钴-钼/氧化铝,用于脱除天然气或石脑油中含有的有机硫。使有机硫加氢转化为无机硫。反应在300~450℃进行,生成的硫化氢可进一步用氧化锌脱硫剂脱除,经净化后的气体含硫低于0.1ppm(百万分之一)以下。
一种专用的镍/氧化铝催化剂,为条状或球状颗粒。合成气或氢气中含有少量(0.5%以下)的一氧化碳和二氧化碳,通过甲烷化催化剂在260~450℃下,反应后生成惰性的甲烷,净化后一氧化碳和二氧化碳残留浓度可降到5ppm(百万分之一)以下。
含有多种助催化剂的颗粒状铁催化剂,用于加速氮和氢合成氨的反应。将精选磁铁矿和作为助催化剂的氧化铝、氧化钾和氧化钙等在电炉内熔融,熔块破碎成不规则颗粒,得到催化剂产品。使用时装在合成塔内用含氢气体还原成活性铁后转入正常流程。
1913年在德国巴登苯胺纯碱公司首次使用钒催化剂,20世纪30年代起全部代替了铂催化剂用于硫酸生产。钒催化剂的作用是加速二氧化硫氧化成三氧化硫的反应。钒催化剂商品一般为直径5毫米圆柱形颗粒,其氧化钒、氧化钾负载在多孔性硅藻土载体上。在反应条件下,钒催化剂的有效成分熔融分布在载体微孔内表面上,形成一定厚度的液态薄膜。熔盐混合物是由多种钒氧化物溶解在碱金属的多种焦硫酸盐中所构成。钒催化剂正常使用寿命5~10年或更长。催化剂在生产装置上的装用量,按日产吨酸规模计一般为180~300升,这与气体组成、设计条件以及尾气要求有关。