[发明专利]适用于煤化学链制氨中的催化载氮体及其制备方法

说明书

本发明公开一种适用于煤化学链制氨过程中的催化载氮体及其制备方法。所述的催化载氮体按质量百分比计包括20％～30％铝基载氮体γ‑氧化铝，3％吸氮反应催化剂和67％～77％释氮反应催化载体氧化钛。催化载氮体可以通过机械混合法或过量浸渍法制备。本发明的催化载氮体吸氮温度为800～1000℃，释氮温度为1200～1500℃，氮迁移能力高，循环稳定性好，氨气产量高，在60～70min内转化率可达到60％。

技术领域

本发明属于催化载氮体技术领域，涉及一种适用于煤化学链制氨过程中的催化载氮体及其制备方法。

背景技术

近年来，氨作为一种清洁高效的可燃气体已经成为众多学者的重点研究对象之一。相对于氢气来说，氨的燃烧热值更高且产物为清洁的水蒸气和氮气。此外，氨更容易液化，其储存及运输成本也大大降低。因此，氨作为第二代清洁能源，其合成技术得到了大力的发展。

目前约90％的工业用氨是通过哈博法制得，即将氮气和氢气在高温高压与催化剂的作用下合成获得。但是该反应转化效率低下，能耗很大,并且该反应受到热力学平衡的限制，在高温下的单程转化率较低，仅仅只有15％～20％(J.R.Bartels,Dissertations&Theses-Gradworks,2008；Y.Wu,etal,ChemCommun,53(2017)10664-106 67)。因此，为了进一步提高合成氨技术的经济性，Gálvez等人提出了一个两步反应制氨的方法，其机理可以表示为：

吸氮反应：3C+N₂+Al₂O₃＝2AlN+3CO，

释氮反应：2AlN+3H₂O＝Al₂O₃+2NH₃。

反应中，碳源、氮气及氧化铝价格低廉，极易获得。同时，该反应所需温度较低，氨气转化率高，对新能源的开发与运用具有重要意义。

发明内容

本发明旨在提供一种适用于煤化学链制氨过程中的催化载氮体及其制备方法。所述的催化载氮体将载氮体以铝基载氮体、吸氮反应催化剂、释氮反应催化载体为一体，将吸氮过程和释氮过程有机结合，实现载氮体高效的交替循环吸氮-释氮反应，具有氮迁移能力高、反应活性好、能进行多次循环不易失活的特点。

本发明的技术方案如下：

适用于煤化学链制氨过程中的催化载氮体，所述的催化载氮体按质量百分比计，包括20％～30％铝基载氮体γ-氧化铝，3％吸氮反应催化剂和67％～77％释氮反应催化载体氧化钛。

优选地，所述的催化载氮体的平均粒度为3～4μm。

优选地，所述的吸氮反应催化剂选自氟化钙或氧化钇或。

上述煤化学链制氨过程中的催化载氮体的制备方法，采用机械混合法，具体步骤如下：

将20wt％～30wt％γ-氧化铝、3wt％吸氮反应催化剂、67wt％～77wt％释氮反应催化载体混合，研磨和筛分，制得煤化学链制氨过程中的催化载氮体。

另一种上述煤化学链制氨过程中的催化载氮体的制备方法，采用过量浸渍法，包括以下步骤：

将20wt％～30wt％γ-氧化铝、3wt％吸氮反应催化剂、67wt％～77wt％释氮反应催化载体进行混合，加水，在70～80℃下搅拌至混合均匀，再在氩气气氛下，置于500～700℃下煅烧，研磨和筛分得到块状的催化载氮体。

优选地，所述的搅拌时间为2～3h。

优选地，所述的混合粉末的质量与水的质量体积比为1:10。

优选地，所述的煅烧时间为12～24h。