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催化劑回收實(shí)習(xí)報(bào)告
課程名稱:催化基礎(chǔ)導(dǎo)論 見(jiàn)習(xí)單位名稱:福州大學(xué)國(guó)家化肥催化中心催化劑廠 學(xué)院:化學(xué)與材料學(xué)院 專業(yè):應(yīng)用化學(xué)
指導(dǎo)老師:
報(bào)告人: 學(xué)號(hào): 班級(jí): 見(jiàn)習(xí)時(shí)間:2011年5月25日
見(jiàn)習(xí)報(bào)告提交時(shí)間:2011年6月9日1.見(jiàn)習(xí)目的、意義
1.1通過(guò)見(jiàn)習(xí),了解理論應(yīng)用于實(shí)際的過(guò)程。
通過(guò)見(jiàn)習(xí),可以讓我們將精細(xì)化工課本上的理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,了解到理論應(yīng)用于實(shí)際的技術(shù)。見(jiàn)習(xí)不僅有助于加深我們認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識(shí)的思想,明白理論學(xué)習(xí)的重要性,更有利于我們了解實(shí)踐過(guò)程中需要注意的問(wèn)題和實(shí)際生產(chǎn)中結(jié)合理論知識(shí)的方法。
1.2通過(guò)見(jiàn)習(xí),了解精細(xì)化工工藝當(dāng)今的發(fā)展?fàn)顩r。
通過(guò)到實(shí)地工廠學(xué)習(xí)和參觀,以及與工廠負(fù)責(zé)人員的溝通交流,我們更加了解精細(xì)化工工業(yè)在當(dāng)今的社會(huì)生產(chǎn)中的發(fā)展?fàn)顩r,及其在社會(huì)生產(chǎn)中的作用和重要性。
2.見(jiàn)習(xí)概況
5月25日早,在黃老師的帶領(lǐng)下我們進(jìn)行了《精細(xì)化工》課程的見(jiàn)習(xí),我們參觀了福州大學(xué)國(guó)家化肥催化中心催化劑廠。見(jiàn)習(xí)由分組的形式進(jìn)行,分別分成2組,對(duì)每個(gè)車間進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。
3.見(jiàn)習(xí)內(nèi)容
3.1工廠概況
福州大學(xué)化肥催化中心是中國(guó)工程院院士魏可鎂教授領(lǐng)導(dǎo)的化肥催化劑國(guó)家工程研究中心,是依托福州大學(xué)建設(shè)的國(guó)家級(jí)化肥催化劑工程化研究基地。其宗旨:發(fā)揮福州大學(xué)以工為主、理工結(jié)合的多學(xué)科優(yōu)勢(shì),進(jìn)行化肥等工業(yè)催化劑的科研開發(fā),并將具有市場(chǎng)價(jià)值的科研成果進(jìn)行后續(xù)的工程化研究,使之轉(zhuǎn)化為能規(guī)模生產(chǎn)的成熟技術(shù),開發(fā)出新型、高效、節(jié)能、污染小的化肥、環(huán)保、石油化工等催化劑產(chǎn)品及其應(yīng)用技術(shù),促進(jìn)科研成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)改造中小型合成氨廠,使之逐步實(shí)現(xiàn)智能化控制,促進(jìn)化肥行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,同時(shí)為化肥催化劑行業(yè)培養(yǎng)高層次的人才。
化肥催化劑國(guó)家工程研究中心座落于福州大學(xué)工廠規(guī)劃區(qū)內(nèi),總投資5000萬(wàn)元,建有工業(yè)催化研究所、工業(yè)控制研究所、新能源材料研究所、糖生物化學(xué)研究所和福建省福大催化劑廠。催化劑廠和研究所密切配合,將有市場(chǎng)價(jià)值的科研成果進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)、轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,已開發(fā)成功12種產(chǎn)品進(jìn)入市常
中心目前主要圍繞合成氨、尾氣治理、新能源開發(fā)、石油化工及工業(yè)(民用)消毒凈化機(jī)(器)等領(lǐng)域開展納米催化劑的研究。催化劑是化學(xué)工業(yè)的核心,納米催化材料具有獨(dú)特的尺寸效應(yīng),可大大提高催化反應(yīng)效率,它的研發(fā)應(yīng)用將給催化在工業(yè)上應(yīng)用方面帶來(lái)革命性變革。
中心在中國(guó)工程院院士魏可鎂教授的領(lǐng)導(dǎo)下,已研發(fā)成功三個(gè)系列八個(gè)催化劑并工業(yè)化生產(chǎn)推廣,其中五個(gè)已獲國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)。近年來(lái)又在第二代氨合成釕系催化劑及其合成氨生產(chǎn)工藝研發(fā)、汽車尾氣催化凈化器研發(fā)都取得可喜的突破性進(jìn)展。
項(xiàng)目成果:
1、B116型一氧化碳中溫變換催化劑,于1991年獲化工部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),1993年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
2、B121型無(wú)鉻高溫變換催化劑于1998年獲福建省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),2000年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng),獲得美國(guó)、中國(guó)授權(quán)專利各一項(xiàng)。
3、A202型低溫氨合成催化劑獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
4、A110-3型鐵系氨合成催化劑獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明三等獎(jiǎng)。
5、A201型鐵—鈷氨合成催化劑獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明三等獎(jiǎng)、
6、FBD型低汽氣比一氧化碳高溫變換催化劑,于2002年通過(guò)了由福建省發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)組織的專家技術(shù)鑒定,該技術(shù)成果達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。工業(yè)化產(chǎn)品已在合成氨工業(yè)推廣應(yīng)用。
3.2工廠的工藝流程
3.2.1氨合成催化劑
一種氨合成催化劑,以鐵的氧化物為主要成分,以氧化鋁(Al↓[2]O↓[3])、氧化鉀(X↓[2]O)、氧化鈣(CaO)為助催化劑,其特性是該催化劑還包含有混合稀土氧化物和其它氧化物,該催化劑的化學(xué)組成(重量%)為:鐵(Ⅱ)氧化物(以FeO計(jì))23-90,鐵(Ⅲ)氧化物(以Fe↓[2]O↓[3]計(jì))5-71,氧化鋁(Al↓[2]O↓[3])0.8-5.2,氧化鉀(X↓[2]O)0.2-1.6,氧化鈣(CaO)0.6-4.8,混合稀土氧化物0.01-2,其它金屬氧化物0-7。
主要用于合成氨廠的氨合成過(guò)程,催化的反應(yīng)為N2+3H2≒2NH3 +Q
目前國(guó)內(nèi)大型合成氨廠主要使用A103、A110系列和ICI47-1型號(hào)(見(jiàn)下一表),而其他型號(hào)主要用于中、小型合成氨廠。此類催化劑也可用于冶金工業(yè)、電子工業(yè)中催化氨分解制純氫和純氮?dú)怏w。A106主要用于冶金工業(yè)、電子工業(yè)使氨分解為純凈的H2和N2。NH4
-1分解溫度650℃,常壓下空速1000~2000 h。A110-4在低溫下有較高活性,是一種理想
的合成氨催化劑,用于冶金、電子工業(yè)中是氨分解為純凈的H2和N2,亦可用于H2,N2混合氣中脫除CO,CO2。另外此催化劑暴露在空氣中會(huì)迅速燃燒失去活性。
(1)合成原料
活性成分:FeO(29%-35%)、Fe3O4(55%-65%):有磁性。
催化助劑: Al2O3(2%-4%):結(jié)構(gòu)型助劑,使催化劑表面積增大。
MgO(3%-4%):結(jié)構(gòu)型助劑,使催化劑表面積增大。
K2O(0.5%-0.8%):電子型助劑,加入K2O可以使催化劑表面電子云密度增大。
(2)生產(chǎn)流程
催化劑的制法基本為熔融法。
1.將磁鐵礦(Fe3O4)砂精選,然后經(jīng)電子漏斗稱按比例適當(dāng)加入氧化鋁、硝酸鉀,
通過(guò)混合攪拌器,混勻并且磨成沙狀,過(guò)濾。
2.混合均勻后置于電爐中,再加一定量金屬鐵,在1500℃_1700℃的電爐中,通電
使這些物料熔融,得到高溫的鐵水。
3.待完全熔化后,用水快速冷卻,使各種助劑均勻分散而不會(huì)分別析出,得到固熔
體。
4.將熔塊傾出至鐵盤中,用破碎機(jī)破碎、篩網(wǎng)過(guò)篩分級(jí),即得密度大約為2.85-3
的成品。
電子漏斗稱,按比例加入混合
過(guò)濾(10目)熔煉(1500℃_1700
篩分(篩網(wǎng))
產(chǎn)品(密度為2.85-3)
(3)產(chǎn)品檢驗(yàn)
在熔融過(guò)程時(shí),去少量鐵水,進(jìn)行檢驗(yàn)。
用EDTA滴定法控制鐵比值。
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鐵比值:(FeO:Fe2O3):0.5-0.6
若鐵比值過(guò)小 在熔融過(guò)程中,可適當(dāng)加入一些純鐵條,F(xiàn)e+ Fe= Fe
使三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵,得到所需的鐵比值的產(chǎn)品。
3.2.2制備Fe3O4催化劑
催化劑的分類:1.均相催化劑 2.非均相催化劑 3.酶催化劑
Fe3O4用于催化反應(yīng) :CO + H2O → CO2 + H2
其制備方法為:沉淀反應(yīng)、離子交換法、浸漬法。
a.合成原料
FeSO4:溶于水,幾乎不溶于乙醇。其水溶液冷時(shí)在空氣中緩慢氧化,在熱時(shí)較快氧化。加入堿或露光能加速其氧化。相對(duì)密度(d15)1.897。
NH4HCO3: 碳酸氫銨是一種碳酸鹽,79,含氮17.7%左右。可作為氮肥。 (NH4)2CO3:無(wú)色半透明堅(jiān)硬結(jié)晶塊或粉末。有強(qiáng)烈氨臭。味辛辣。呈堿性。在空氣中分解逸出氨和二氧化碳,變成不透明的碳酸氫銨粉末,在60℃時(shí)完全揮發(fā)。能夠緩慢地溶于4份水。而在熱水中分解。
氨水:無(wú)色透明液體,屬于堿。氨溶于水大部分形成一水合氨,是氨水的主要成分(氨水是混合物)。易揮發(fā)逸出氨氣,有強(qiáng)烈的刺激性氣味。與揮發(fā)性酸放在近處能形成煙霧。相對(duì)密度(d2525)0.90。
b.生產(chǎn)流程
1.配料:以FeSO4 為原料,加入一定液氨和一定濃度的NH4HCO3、(NH4)2CO3溶液。
2.將原料送入高位槽,蒸汽和空氣并流,進(jìn)行晶種培養(yǎng),控制溫度75℃,PH為7-8,得到沉淀物:Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeO、Fe2O、FeCO3 。
3.老化:小晶種長(zhǎng)大的過(guò)程,在90℃下老化,使微小的晶體溶解并在粗晶體上析出,得到大小均勻的晶體,使晶種在洗滌過(guò)程中不易流失。
4.洗滌:洗滌6-7次,除去SO42- ,在洗滌后,用BaCl2檢測(cè)是否還含有未洗凈的SO42-。
5.將洗滌后得到的濾漿進(jìn)行抽濾,得到紅色的濾餅后,晾干。
6.配助劑:,在處理完的Fe2O3 濾餅加入助劑(K、Mo、γ-Al2O3、Ni、Cr等)。其中,KNO33+2+,
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的作用是電子助劑; Mo提高了催化劑的抗流性;Ni可以提高催化劑的低溫活性;γ-Al2O3 、提高了催化劑的高溫穩(wěn)定性;Mg、Cr的作用是提高催化劑的穩(wěn)定性。
7.將主料和助劑進(jìn)行研磨,使其混合均勻,固相反應(yīng)。
8.造粒:使制備的催化劑具有一定的流動(dòng)性。
9.焙燒:用遠(yuǎn)紅外烘干爐進(jìn)行焙燒,溫度控制在380℃-400℃,除去CO3、NO3
10.加入石墨,起潤(rùn)滑作用,最后進(jìn)行壓片,壓片的壓力為十噸,得到成品。
添加助劑
2--
3.3 工廠的組織結(jié)構(gòu)和管理方法
3.3.1 氨合成催化劑車間
車間的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,大致分為熔融處、破碎處、操作室、實(shí)驗(yàn)室。此車間大致需3—4人操作整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程,每天可熔融3—4爐,產(chǎn)量約為1噸/天。
3.3.2 Fe3O4催化劑車間
車間有四層。四樓負(fù)責(zé)造粒環(huán)節(jié);三樓為紅外焙燒爐,有大型研磨機(jī);二樓為添加石墨做潤(rùn)滑劑,并對(duì)沉淀進(jìn)行老化、洗滌、干燥等處理;一樓進(jìn)行研磨均勻,壓片,包裝。
這個(gè)車間利用上下層的區(qū)別,利用重力作用,完成了物料的運(yùn)輸,使產(chǎn)物在重力的作用下按順序落入各自步驟的反應(yīng)器中,減少了電力與人力運(yùn)輸產(chǎn)物的步驟,節(jié)約了電力和人力。
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3.3.3 催化中心的中心骨干
中心經(jīng)過(guò)多年的努力,現(xiàn)已形成了一支結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)精干、善于攻尖的科研隊(duì)伍。中心現(xiàn)有院士1人,國(guó)家級(jí)專家2人,教授、副教授7人。通過(guò)不斷完善與發(fā)展,中心現(xiàn)已擁有價(jià)值近1000萬(wàn)元的大型精密儀器、近10000平方米的科研用房和中試車間,培養(yǎng)博士、碩士生20余人,為我國(guó)化肥行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗和為福建省地方經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)。
4.1存在的問(wèn)題及改進(jìn)的措施
4.1.1 對(duì)公司的建議
4.1.1可在工廠停工階段進(jìn)行新產(chǎn)品的研究開發(fā)
在工廠參觀時(shí),由于現(xiàn)階段化肥的需求量大,所以工廠處于停工狀態(tài)。我認(rèn)為在這個(gè)時(shí)期,可以對(duì)工廠進(jìn)行進(jìn)一步的改造,進(jìn)行產(chǎn)品的研究和創(chuàng)新,開發(fā)出更好的新產(chǎn)品。
4.1.2應(yīng)明確公司的生產(chǎn)產(chǎn)品的特點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)力
如今,社會(huì)科技迅速發(fā)展,化工產(chǎn)業(yè)不斷壯大,化工產(chǎn)品的制備的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越大。要想獲得更大的利益,在競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中占有利地位,就應(yīng)該加強(qiáng)創(chuàng)新,并且明確自己的產(chǎn)品的特點(diǎn),不斷進(jìn)行研究開發(fā),這才是一個(gè)公司持久盈利的有效途徑。
4.1.3注意生產(chǎn)安全
在化工生產(chǎn)中,安全問(wèn)題是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,如何在生產(chǎn)中防止爆炸,防止產(chǎn)品泄漏,并且應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)完善的安全急救設(shè)施,這是作為化工企業(yè)必需嚴(yán)肅對(duì)待的問(wèn)題。
4.1.4注意生產(chǎn)環(huán)境
如今,隨著綠色化學(xué)觀念的不斷深入,工廠的生產(chǎn)環(huán)境已經(jīng)成為了評(píng)價(jià)一個(gè)工廠綜合水平的指標(biāo)。特別死對(duì)于化工工廠,廢水廢渣的合理排放,保持廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生簡(jiǎn)潔也是保持工廠形象的重要因素。
4.2對(duì)見(jiàn)習(xí)安排的建議
4.2.1希望多提供一些見(jiàn)習(xí)機(jī)會(huì)。每個(gè)課程只安排一次的見(jiàn)習(xí),不足以滿足同學(xué)們想要多了解寫實(shí)際生產(chǎn)工藝的需求。
4.2.2 在參觀和學(xué)習(xí)之后,希望能給同學(xué)們一些時(shí)間與工廠的工作人員技術(shù)人員溝通交流,讓同學(xué)們從不同方面了解化工生產(chǎn),才能更全面地達(dá)到見(jiàn)習(xí)的目的和意義。
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5.見(jiàn)習(xí)收獲與感想
通過(guò)短短半天的見(jiàn)習(xí),我們從課堂走到了工廠,將理論運(yùn)用于實(shí)際,收獲了很多。
5.1增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí),擴(kuò)大了視野
見(jiàn)習(xí)不僅增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí),而且還擴(kuò)大了視野。走出教室,走出實(shí)驗(yàn)室,走進(jìn)工廠,走近設(shè)備,由過(guò)去只是在書中認(rèn)識(shí)的設(shè)備圖形、工藝流程,轉(zhuǎn)化為實(shí)際設(shè)備、實(shí)地工藝流程,了解了企業(yè)需求,認(rèn)識(shí)了企業(yè)文化、企業(yè)管理。
5.2學(xué)以致用,進(jìn)一步提高專業(yè)水平
見(jiàn)習(xí)的過(guò)程就是理論運(yùn)用于實(shí)踐的過(guò)程。通過(guò)見(jiàn)習(xí)我們才真正認(rèn)識(shí)到理論指導(dǎo)實(shí)踐的重要性,在實(shí)踐中能不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題,從而豐富了理論知識(shí),鍛煉了動(dòng)手能力,進(jìn)一步提高了專業(yè)水平。
5.3增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動(dòng)力,強(qiáng)化了求知欲望
通過(guò)見(jiàn)習(xí)我們才真正體會(huì)到“書到用時(shí)方恨少”的道理。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中,運(yùn)用到的化工知識(shí)不僅只有課本上單方面的知識(shí),而是綜合的各個(gè)方面,包括化學(xué)、物理、生物等各方面的知識(shí)。通過(guò)見(jiàn)習(xí),讓我們意識(shí)到我們欠缺的知識(shí)還有很多,還不足夠投入實(shí)際生產(chǎn)。為了增強(qiáng)自己綜合能力,我們的求知欲,動(dòng)力都更強(qiáng)了。見(jiàn)習(xí)有利于我們更認(rèn)真的投入學(xué)習(xí)過(guò)程,提高我們的學(xué)習(xí)興趣。
5.4豐富工作經(jīng)驗(yàn),為將來(lái)就業(yè)打下基礎(chǔ)
通過(guò)見(jiàn)習(xí),讓我們了解了社會(huì)生產(chǎn)的需要和化工工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。有利于我們掌握更多的社會(huì)需求的信息,了解更多實(shí)際生產(chǎn)工藝,認(rèn)識(shí)到市場(chǎng)對(duì)化工工業(yè)的需求。不僅豐富了我們的就業(yè)信息,并且激勵(lì)我們更好的做好準(zhǔn)備,為就業(yè)打下基矗
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