本发明涉及一氧化碳变换催化剂的保护技术,属一种保护变换催化剂的前置吸附剂及其制备方法。 在合成氨工业特别是小氮肥的生产中,半水煤气的变换操作需用大量昂贵的变换催化剂。近年来随着低变和全低变工艺的发展,催化剂的吨成本高达万元以上。在实际使用过程中,催化剂床层的前段部分,由于直接受到变换气的冲击,而被变换气中的杂质所毒害,导致催化剂床层中毒加深扩散,因此催化剂不能正常发挥变换活性,而只能充当杂质吸附剂的角色,成为一种造价昂贵的吸附剂,这样既不利于生产,也不经济。
本发明的目的是要解决前文所述及的问题,充分发挥催化剂的活性作用,提供一种以多孔矿物膨润土、海泡石或硅藻土、天然沸石为主要成份的变换催化剂的前置吸附剂及制备方法,在催化剂床层不变的情况下,可大大提高有效活性,延长催化剂使用寿命,从而提高经济效益。
实现本发明目的的技术措施是,由精制多孔矿物膨润土或海泡石,硅藻土,天然沸石和粘接剂如水合氧化铝组成保护一氧化碳变换催化剂的吸附剂,其组成比Al2O3/多孔矿物料=1~15∶100,吸附剂孔容0.30-0.54毫升/克,球形颗粒或∮7.5×10毫米圆柱形颗粒。
本吸附剂的制备方法是:
将粉碎至180-320目的多孔矿物原料膨润土、海泡石、或硅藻土、天然沸石以水浸泡除去水溶性盐,或以酸如盐酸、硫酸、硝酸浸泡,除去酸溶性杂质,以提高比表面积,增加孔容。水浸或酸浸的固液比为1∶3-1∶7,最好是1∶5,酸浓度为0.1-5.0N,最好为0.5-1.5N,温度为20-80℃,浸泡时间为1-10小时。按上述条件进行浸泡、将浸泡料浆过滤后即制得精制多孔矿物料。
将硫酸铝或三氯化铝及其它可容性铝盐,用水溶解,加氨水中和,也可以加NaOH或Na2CO3以及其它碱性化合物进行中和,同时搅拌到反应完成,然后过滤,水洗,取其滤饼再加入硝酸搅拌混匀。硫酸铝或其它可溶铝盐与氨地摩尔比为1∶5.8~6.2,铝盐浓度为0.1~0.5M,最好为0.2M,氨水浓度为10%-26%,最好为13%-14%,反应时间为30-100分钟,硝酸浓度为10%-60%,最好为35%。按上述条件制得水合氧化铝粘接剂。
将所制得的粘接剂与精制多孔矿物料以Al2O3/精制料=1~15∶100的重量比混合,同时加添加剂NH4HCO3或NH4NO3共混均匀,NH4HCO3或NH4NO3∶精制料=3~10∶100重量比,在成型机上将共混料制成所需的颗粒。
将所制得的颗粒在焙烧炉内100-150℃予烧或露天晒干后,再于600-900℃,最好是650-800℃下活化2-4小时,冷却后即得吸附剂产品。这样制得的吸附剂其孔容可达0.30-0.54毫升/克,抗碎强度≥28公斤/厘米,具有较强的吸附性。
实施例1
将100公斤已磨至200目的膨润土,置于容器中,加入水500公斤,于30℃下搅拌浸泡4小时,过滤分离,水洗,得膨润土精制料。
取19公斤硫酸铝,加水250公斤,搅拌使其充分溶解后,再往该溶液中加入13%的氨水40公斤,在室温下搅拌反应50分钟,过滤,水洗至无SO2-4,取出滤饼,置于另一容器中,加入1∶1硝酸2升,搅拌混匀得水合氧化铝粘接剂。
将精制料和粘接剂全部混合在一起,同时加入3公斤碳酸氢铵共混2小时。
其混合料于挤条机上挤条成型,得到∮7.5×100毫米圆柱形颗粒。该颗粒露天晒干后,装入焙烧炉于600℃活化4小时,经冷却得7.5×100毫米的圆柱形颗粒100公斤,其孔容为0.30毫升/克,抗碎强度≥30公斤/厘米。
实施例2
将50公斤已磨至180-320目的海泡石置于反应容器中,加入350公斤0.1N硝酸,于80℃搅拌反应10小时,过滤水洗至中性,得精制海泡石料。
往精制海泡石料中加入99公斤含Al2O37.6%的水合氧化铝粘接剂,粘接剂制法同实施例1,同时加入碳铵3公斤搅拌混匀,将混合料于挤条机上挤条成型,于100-150℃予烧或露天晒干后装入焙烧炉于800℃活化4小时,冷却后即得圆柱形吸附剂52公斤,其孔容为0.54毫升/克,抗碎强度≥28公斤/厘米。
实施例3
100公斤180-320目膨润土置于容器中,加入5N盐酸300公斤于室温20℃下搅拌浸泡1小时,过滤分离、水洗得精制膨润土。
按实施例1的方法制水合氧化铝粘接剂,取含Al2O37%的粘接剂15公斤,与上述精制膨润土混合,搅拌均匀。加入NH4NO31公斤混匀。
将混合料于成型机上成型得颗粒料,其颗粒料<150℃下烘干,再于900℃下活化2小时,冷却后即得吸附剂98公斤,其孔容为0.50毫升/克,抗碎强度≥30公斤/厘米。
实施例4
50公斤180-320目的硅藻土,置于反应容器中,加入250公斤1.2N的盐酸于50℃搅拌反应4小时,过滤,水洗至中性,得精制硅藻土料。
取12.2公斤AlCl3·6H2O置于容器中,加水250公斤,搅拌使其充分溶解,将20公斤13%的氨水,在不断搅抖下加入上述溶液中,反应50分钟,过滤,水洗至无SO2-4,取出滤饼,加入1∶1硝酸1升,搅拌混匀得水合氧化铝粘接剂。
将精制料与粘接剂,拌合均匀,同时加入2.5公斤碳酸氢铵,共混2小时。
其混合料于挤条机上挤条成型,得到圆柱形颗粒,将成型颗粒于50-80℃烘干,然后于700℃下活化4小时,经冷却得产品50公斤,其孔容为0.52毫升/克,抗碎强度≥28公斤/厘米。
由实施例1-4可见,按本发明工艺制得的吸附剂有较大孔容和抗碎强度,是变换催化剂的良好保护吸附剂。