专利名称：氨氧化催化剂用铂基合金及其制得的催化网的制作方法
技术领域：
本发明涉及铂基合金及其催化网，特别是氨氧化催化剂用铂基合金及其制得的催化网。
硝酸是制备许多化工产品的重要原料。迄今为止，世界各国均采用1908年发明的“氨氧化”法来制备硝酸。由于金属Pt与Pt-Rh合金具有良好的高温化学稳定性、力学稳定性和极高的氨氧化率，以及使用的方便性，因此被普遍用做氨氧化催化剂。为节约贵重的铂族金属资源，降低催化剂生产成本，不断有新的氨氧化催化剂合金、催化网问世。例如中国专利ZL92104729.0公开了一种氨氧化催化剂合金，其成分以Pt为主，添加适量Pd、Rh、RE(RE＝Ce、La、Gd之任一种)元素。另一份中国专利申请CN1173392A(
公开日1998.2.18)公开了一种氨氧化铂基合金及该合金制得的催化网。合金成分以铂为主，添加适量Pd、Rh、Ce。欧洲专利申请EP0364153A1(
公开日1990.4.18)公开了一种金属织网包括贵金属织网，该催化网的特征在于催化网的原材料成分和催化网丝材结构，原材料成分包括铂族金属、金和银、及其合金，由化学纤维材料包覆前述材料的金属丝进行编织成网。总体上看，现有的铂基合金成本更高，机械物理性能有进一步改善的可能性，催化网的氨氧化率和机械物理性能还可以进一步提高。
本发明的目的在于提供一种氨氧化催化剂用铂基合金及其催化网，该铂基合金具有良好的高温强度和抗中毒稳定性，催化活性高，适宜于生产前述催化网；该催化网具有原材料使用量下降、有效催化面积增大、强度高的特点。
高温使用的氨氧化催化材料普遍以具有良好催化性能的铂为基础；铂族金属中的铑具有良好的高温强度，但过高的铑会影响氨转化率；钯既有高的氨氧化催化活性和良好的抗催化中毒稳定性，但高含量的钯不利于催化剂的高温性能；稀土元素可显著提高铂合金强度性质，尤其是高温强度和抗蠕变能力，同时由于其独特的电子结构使其还具有优良的催化活性，然而稀土元素含量过高则会使催化网在使用过程中变脆。因此得到氨氧化率高、机械物理性能良好的催化网途径就是将适量Pd、Rh、Ce添加到铂合金中，从而得到本发明目的所述的氨氧化催化剂用铂基合金，并在此基础上，利用前述合金生产出本发明目的所述的氨氧化催化网。
本发明目的所述氨氧化催化剂用铂基合金的成分为(重量％计)Rh2～10，Ce0.006～0.009，Pd为选择性成分，其含量为0～8，Pt余量。
氨氧化催化剂用铂基合金中的钯铑含量(重量％计)可以是Pd2～6，Rh2.5～7。
本发明目的所述氨氧化催化剂用铂基合金制得的催化网的网丝直径为0.03～0.05mm。
此外催化网所用网丝可以是双股铂基合金丝，双股铂基合金丝的直径可以相同，也可以不相同。
本发明所述的氨氧化催化剂用铂基合金可以用合金材料领域通用的制备方法生产。
正如前面阐述本申请二项发明具有共同的发明原理时表明的，由于Pd、Rh、Ce元素各自的特殊作用，在铂合金中加入适量Pd、Rh、Ce后，使得本发明所述合金的高温强度达到120～140MPa/900℃，优于现有技术；抗中毒稳定性获得改善；反映催化活性的氨氧化率在中压炉上达到93～96％，在常压炉上达到96～99％。
由于本发明的催化网采用直径较细的双股铂基合金丝，因此相对于现有平纹网具有三维结构特点，在同面积同丝径同重量的情况下，所得催化网的气固接触表面积比现有平纹网增大10％以上；通过添加稀土元素铈强化铂合金材料，以及减小铂基合金丝直径，在同等情况下，使催化网重量减轻10～20％，表面积增加5～10％；由于催化网双丝的柔软性使催化网抗热冲击能力和抗撕列强度优于平纹网；在常压炉上使用本发明的催化网，铂耗最低降至0.035克铂/吨酸；该催化网在常压炉上使用的寿命超过一年，在中压炉上使用的寿命超过半年。综合性能优于现有技术。
实施例1～5将纯度99.95％的各金属元素按照表1所示成分混合均匀，于真空熔炼炉中熔铸成合金。
实施例6～10(实施例6～10催化网所用合金材料分别顺序一一对应于实施例1～5)将实施例1～5所得合金拉制成直径0.03～0.05mm细丝，编织成表2所示催化网，分别在常压氨氧化反应炉上试验，测定其氨氧化率、氧化挥发失重率(铂耗率)和使用寿命。试验结果示于表3(表1、表2与表3中的对比例1～4分别顺序一一对应)。
表1实施例 合金成分(重量％)编号Pt PdRhCe实施例1余量0 4 0.008实施例2余量6 3 0.007实施例3余量2 7 0.006实施例4余量3.5 2.5 0.009实施例5余量0 100.008对比例1余量123.5 0.05对比例2余量4 3.5 0.012对比例3余量0 100对比例4余量4 3.5 0表2实施例催化网结构编 号合金丝股数合金丝直径实施例6单 股0.05mm实施例7单 股0.03mm实施例8双 股0.05mm实施例9双 股0.03mm0.05mm实施例10 双 股0.04mm0.05mm对比例1单 股0.09mm对比例2单 股0.09mm对比例3单 股0.076mm对比例4单 股0.09mm
表3实施例强 度 延伸率 持久强度MPa 氨氧化率 耗铂率 使用寿命编 号 退火态 900℃ ％ 900℃/61000h ％ 铂/吨酸 年实施例6 398 12518 38 97 0.045 1实施例7 410 12017 29 97 0.041 1实施例8 417 12818 32 98 0.043 1实施例9 425 11018 32 99 0.038 1实施例10 510 14520 33 97 0.042 1对比例1 420 11816 30 97 0.043 1对比例2 430 12218 32 98 0.043 1对比例3 327 10418 16 97 0.060 1对比例4 238 60 17 9.097 0.065 权利要求
1.一种氨氧化催化剂用铂基合金，其特征在于铂基合金的成分为(重量％计)为Rh2～10，Ce0.006～0.009，Pd为选择性成分，其含量为0～8，Pt余量。
2.根据权利要求1所述的氨氧化催化剂用铂基合金，其特征在于钯和铑的含量(重量％)为Pd2～6，Rh2.5～7。
3.根据权利要求1所述氨氧化催化剂用铂基合金制得的催化网，其特征是铂基合金丝直径为0.03～0.05mm。
4.根据权利要求3所述催化网，其特征是催化网的网线为双股铂基合金丝。
5.根据权利要求3所述催化网，其特征是双股铂基合金丝的直径相同。
6.根据权利要求3所述催化网，其特征是双股铂基合金丝的直径不相同。
全文摘要
本发明涉及一种氨氧化催化剂用合金及其催化网,合金的成分包括(重量%):Rh2～10,Ce0.006～0.009,Pd为选择成分,其含量为0～8,Pt余量;该系列合金编织的催化网,其铂基合金丝直径0.03～0.05mm,可采用一股或双股铂合金丝编织.该铂基合金高温强度好,催化活性高,适宜用做氨氧化催化剂材料;该催化网氨氧化效率高,铂耗率低,使用寿命长,用于硝酸生产可产生良好的效益。
文档编号B01J23/54GK1339335SQ00122339
公开日2002年3月13日 申请日期2000年8月25日 优先权日2000年8月25日
发明者赛兴鹏, 胡新, 文飞, 戴懿 申请人:贵研铂业股份有限公司