一种活性炭为载体的钌系氨合成催化剂的还原方法

摘要

本发明公开了一种活性炭为载体的钌系氨合成催化剂的还原方法，所述催化剂是以金属钌为活性组分、扩孔石墨化活性炭为载体制成的钌系氨合成催化剂，本发明还原方法通过控制还原温度和升温速率，在含有氢气的还原气体下将催化剂进行还原使其具有催化活性，本发明的还原方法具有操作简单、容易实施，使得催化剂还原充分，大幅度提高催化剂活性，节能效果显著等特点。

说明书

技术领域

本发明属于氨合成催化剂处理工艺领域，具体涉及一种活性炭为载体的钌系氨合成催化剂的还原方法。

背景技术

科研工作者对氨合成催化剂的探索已经进行了100多年，传统的工业氨合成催化剂是以Fe₃O₄为母体的，发展已经非常成熟。在铁基催化剂（Fe₃O₄）作用下，由氮气、氢气合成氨气，依然是高温高压条件下进行，温度要求在400～500℃，压力在150～300>

钌系氨合成催化剂被誉为第二代氨合成催化剂，具有低温低压高活性，不受产物氨浓度的影响，对水、一氧化碳不敏感等优点。工业用氨合成催化剂必须经还原后才有活性。近年来，开发出的钌系氨合成催化剂，虽然其具有低温低压下活性高的优点。但是同样，未经还原的情况下活性是非常低的，经过H₂还原之后，其催化活性有大幅度的提高。助剂的氧化物或氢氧化物形式是钌基氨合成催化剂最有效的促进形式，所以催化剂的还原活化步骤非常有必要。还原活化不仅将钌的化合物还原为活性金属钌，而且可以将助剂由其前驱体还原为有效促进剂。

传统铁基催化剂的起活温度比较高，通常在350℃开始还原，主期还原温度为400～430℃，大量出水温度在410～440℃，最终还原温度在490～500℃。所需还原时间较长，一般为3～7天。理论出水量为292.8kg/t。同时，其对压力要求高，通常在20.0～30.0MPa。在氨合成的生产过程中，对设备的要求苛刻。中国专利CN1091997A公开了一种以Fe_1-XO（维氏体）为母体的催化剂。Fe_1-XO基催化剂的起始还原温度与传统催化剂基本相同，最快还原温度在434℃，最终还原温度为490℃。理论出水量为231.2kg/t。Fe_1-XO基催化剂达到与传统铁基催化剂同样的氨浓度时，降低压力在3.5MPa以上。而对于钌系催化剂来说，起始还原温度在70℃左右，主还原温度在100～200℃之间，最终还原温度在500>

由此可见，传统铁基催化剂、Fe_1-XO基催化剂以及钌系催化剂，在还原使用过程中所需的温度、压力等方面存在较大的不同。现在Ru/AC氨合成催化剂的还原程序主要借鉴铁系氨合成催化剂的还原程序，不能完全体现出钌催化剂的特点，催化剂还原后的活性和稳定性还没有达到最佳状态。中国专利CN104785305A也介绍了一种用于合成氨催化剂的还原钝化方法，其描述的还原钝化方法为通过氢气在还原炉中将氨合成催化剂的氧化铁还原为铁原子，然后用空气将还原态呃催化剂进行钝化。这样的还原钝化方法只不过是使催化剂表面形成钝化膜，便于储存。但催化剂的活性组分为仍为Fe₃O₄，与以水溶性的无氯钌络合物为前驱体的氨合成催化剂出入较大。本发明通过调整Ru/AC氨合成还原程序，研究温度、压力、时间、空速等变化对钌系氨合成催化剂的影响，改变固有铁系催化剂的还原条件，找到适合钌系催化剂的最佳还原方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种还原效果好、步骤简单的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂还原方法。

为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：

一种活性炭为载体的钌系氨合成催化剂的还原方法，在常温下将催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为3000～30000h^-1、还原压力为0.5～4MPa并通入还原气体的条件下，使体系温度逐步升至500℃，其中，在200℃、300℃、400℃时，进行恒温0.5～10h后再升温，温度达到500℃时，将还原压力调节为10MPa并继续恒温8～40h后，即可完成催化剂的还原。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂中的钌前驱体是水溶性无氯钌络合物。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂中的钌含量在4%～10%。

所述反应体系在升温至200℃过程的升温速率为4～25℃/h，在200℃～500℃升温过程的升温速率为10～40℃/h。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂中的活性炭为经扩孔的石墨化活性炭。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂在还原后反应器的出口水汽含量不高于2g/m³。

所述的还原气体为氢气与氮气、氩气、氦气、氪气、氙气中的其中一种混合而成。

优选的，所述的还原气体中氢气的含量为5%～75%。

进一步，所述的还原方法还包括，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在1%～4%。

通过上述的技术方案，本发明的有益效果为：

（1）本发明中以活性炭为载体的钌系氨合成催化剂的还原方法对设备要求低、时间短，节能效果显著，有较好的工业应用前景；

（2）本发明的还原方法，操作简单、容易实施，使得催化剂还原充分，大幅度提高催化剂活性；

（3）本发明中制备的活性炭为载体的钌系氨合成的催化剂低温活性好，起活温度低，氨产量高。

具体实施方式

一种活性炭为载体的钌系氨合成催化剂的还原方法，在常温下将催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为3000～30000h^-1、还原压力为0.5～4MPa并通入还原气体的条件下，使体系温度逐步升至500℃，其中，在200℃、300℃、400℃时，进行恒温0.5～10h后再升温，温度达到500℃时，将还原压力调节为10MPa并继续恒温8～40h后，即可完成催化剂的还原。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂中的钌前驱体是水溶性无氯钌络合物。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂中的钌含量在4%～10%。

所述反应体系在升温至200℃过程的升温速率为4～25℃/h，在200℃～500℃升温过程的升温速率为10～40℃/h。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂中的活性炭为经扩孔的石墨化活性炭。

所述活性炭为载体的钌系氨合成催化剂在还原后反应器的出口水汽含量不高于2g/m³。

所述的还原气体为氢气与氮气、氩气、氦气、氪气、氙气中的其中一种混合而成。

优选的，所述的还原气体中氢气的含量为5%～75%。

进一步，所述的还原方法还包括，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在1%～4%。

实施例1

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.94%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.63%。

实施例2

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为50%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到18.96%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.13%。

实施例3

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为5%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到18.56%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.98%。

实施例4

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氦气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.95%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.46%。

实施例5

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氩气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.97%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.61%。

实施例6

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氪气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.89%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.63%。

实施例7

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氙气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.98%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.62%。

实施例8

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为4%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到16.67%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到17.03%。

实施例9

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为8%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到18.56%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.03%。

实施例10

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为3000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.14%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.66%。

实施例11

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为20000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到20.26%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.66%。

实施例12

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为30000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到20.43%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.71%。

实施例13

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以10℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以20℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以20℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以20℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.63%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.12%。

实施例14

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以4℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.33%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.98%。

实施例15

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以25℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.98%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.67%。

实施例16

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以10℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以10℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以10℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.82%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.89%。

实施例17

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以40℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以40℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以40℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到20.04%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.67%。

实施例18

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温3h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温3h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温3h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到18.94%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.77%。

实施例19

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温0.5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温0.5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温0.5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到18.50%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.66%。

实施例20

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温10h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温10h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温10h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到20.03%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.93%。

实施例21

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温8h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.76%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.99%。

实施例22

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温40h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到20.06%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.97%。

实施例23

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为0.5MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.53%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到19.88%。

实施例24

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为2>3。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.76%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.01%。

实施例25

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在1%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.83%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.51%。

实施例26

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在4%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为1g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.98%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.77%。

实施例27

在常温下将经扩孔的石墨化活性炭为载体和前驱体为无氯钌络合物合成钌含量为10%的钌系氨合成催化剂置于反应器中，令反应体系在还原空速为10000h^-1、还原压力为4MPa并通入氢气含量为75%的氢气和氮气的混合气为还原气体的条件下，使体系温度以20℃/h的温升速度上升至200℃，在反应体系升温至200℃过程中，若催化剂床层的温升超过25℃/h时，将还原气体中的氢气含量控制在2%，在体系温度升至200℃时进行恒温5h，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至300℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至400℃并恒温5h后，再以30℃/h的温升速度将体系温度升至500℃后，将还原压力调节为10MPa并继续恒温20h后，即可完成催化剂的还原，还原后的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂反应器的出口水汽含量为2g/m³。

性能测试

将制得的活性炭为载体的钌系氨合成催化剂置于合成氨反应器中作为催化剂，在H₂：N₂=3：1、反应温度为400℃、空速为10000h^-1、压力为10MPa的条件下进行氨合成，检测到反应器出口的氨浓度达到19.57%，再将反应温度提升至500℃、压力为10MPa合成20h后，检测到反应器出口的氨浓度达到20.43%。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。