负载型钌催化剂中活性炭载体的扩孔处理 所属技术领域
本发明涉及合成氨工业中用于制备新型氨合成催化剂的载体制备技术，具体地说是一种活性炭负载钌系氨合成催化剂中活性炭载体的扩孔处理。技术背景
目前，国内在合成氨工业中氨合成催化反应大多使用传统的铁催化剂，铁催化剂具有价格低廉、稳定性好等优点。但是，铁催化剂起活温度高，氨合成催化反应必须在高温、高压的条件下进行，生产过程对设备要求苛刻、能耗大。
近年来国外开发出一种新型的氨合成催化剂，即负载型钌系氨合成催化剂，能够在较低的温度、压力等条件下催化氨合成反应。用于制备负载型钌催化剂的载体有多种多样，活性炭是其中很重要的一种。由于活性炭具有可容纳活性组分和促进剂的高比表面、大孔容、易于调变的表面基团、特殊的电子性能等方面特点，对于废弃催化剂中贵金属钌可以回收再利用。因此，活性炭载体用于制备负载型钌催化剂不仅具有较高的使用效率，而且有利于资源的可持续使用。
活性炭载体的生产工艺在很大程度上影响活性炭载体的比表面、孔容积、孔分布、化学性质以及稳定性，从而影响钌催化剂地制备和氨合成催化效率。通常的商用活性炭不适合直接作为载体制备钌催化剂。一方面是由于普通的商用活性炭均含有一定量的非碳成分；另一方面，未经过处理的活性炭在高温、高压和氢气存在下，性质不稳定，并可能出现甲烷化现象。如果，将活性炭进行高温热处理，能够清除炭载体中的非碳成分，同时也能增强活性炭载体的热稳定性，在一定的温度范围内避免甲烷化现象的发生。但是，单纯的高温热处理，使活性炭载体的比表面、孔容积急剧下降，孔分布也发生明显的变化，这对制备负载型金属催化剂十分不利。例如，活性金属和促进剂在载体上不能够充分分散，催化剂与反应气体不能有效的接触等等。
据中国化工信息中心对《世界专利索引》1980-2001；《中国专利数据库》1985-2001；《化工科技成果汇编》1978-1987；《化工科技研究成果公报》1987-1996等有关工具书、数据库的检索，结果表明：目前尚未见到活性炭载体进行扩孔处理的相关报道。发明内容
为了针对负载型钌系氨合成催化剂在高温、高压和氢气存在下，活性炭载体性质不稳定，并可能出现甲烷化现象等问题。本发明是要提供一种稳定的活性炭载体，用于制备负载型钌系氨合成催化剂，以该活性炭载体制备的钌催化剂不仅具有高的氨合成催化效率，而且，在一定的温度、压力条件下具有较好的稳定性。
本发明的目的是这样实现的：一种新型的负载型钌催化剂中活性炭载体的扩孔处理其特征是：将普通的商用活性炭在惰性气体的保护下，进行高温热处理，经热处理后成为石墨化活性炭，再将石墨化活性炭进行扩孔处理，即形成了具有高稳定性、高比表面的活性炭载体。所述的活性炭热处理过程，必须在无氧的惰性气体保护下进行，其温度要求在1600-2500℃之间，热处理时间为0.5-5小时；所述的扩孔处理必须通入混合气体，混合气体有两种：(1)氧气为2-25％，氮气为75-98％；(2)水蒸汽5-25％，氮气75-95％；其处理温度为200-700℃，处理时间为3-40小时。从而得到的高稳定性的扩孔活性炭即可以替代普通商用活性炭，作为载体使用，制备负载型钌系氨合成催化剂。
本发明使用了现代的仪器设备和科学方法，将普通的商用活性炭进行热处理后再扩孔处理，以最终处理后的扩孔炭作为载体使用，负载活性组分钌和多种促进剂，即可以制备出高活性的新型钌系氨合成催化剂，其氨合成效率比原来未经处理的普通商用活性炭作为载体制备的钌催化剂，可以提高1倍的合成效率；比只进行第一步热处理的活性炭作为载体制备的钌催化剂，可以提高6倍的合成效率。因为，如果将活性炭只进行第一步的热处理，而未经进一步的扩孔处理作为载体，此时的活性炭稳定性虽然明显提高，但由于比表面、孔容积急剧降低和孔分布结构部分破坏等方面的影响因素，作为制备负载型钌系氨合成催化剂的载体是不可取的。所以，本发明能够达到拟定的目的。具体实施方式
实施例1：
将200克的商用颗粒活性炭，放置在一个耐高温的石墨坩锅中，并将石墨坩锅放入中频感应石墨化炉中进行高温热处理。处理前，先进行抽真空，使系统的真空度达到10-2Pa，然后开始升温，并继续抽真空，当系统温度达到1500℃时，停止抽真空，通入无氧的惰性气体，气体压力达100Pa，继续升温到终点温度(在1600-2500℃之间)，并在终点温度恒定2小时后，自然降温，当温度降到室温时，取出制品，得到石墨化活性炭。
扩孔处理采用如下两种方法进行。
方法一：将热石墨化活性炭置于一个管式炉内，通入混合气体，气体成分：氧气15％，氮气85％。系统稳定后，进行程序升温，升温速率5℃/min，并在400-550℃恒定20小时，在上述气氛中降到室温，取出制品，并用去离子水洗涤，烘干后即可作为载体使用。
方法二：将石墨化活性炭置于一个管式炉内，通入混合气体，气体成分：水蒸汽20％，氮气80％。系统稳定后，进行程序升温，升温速率5℃/min，并在500-550℃处理25小时，在上述气氛中降到室温，取出制品，并用去离子水洗涤，烘干后即可作为载体使用。