直接法高温烧结型烃类转化催化剂.pdf

直接法高温烧结型烃类转化催化剂
    本发明属石油化学工业中一种以烃类为原料的新型转化催化剂。它适应于以炼厂干气，催裂化干气、焦化气、天然气，炼钢高炉气和各种石油气制氢和合成氨与甲醇工业中应用。

    烃类的转化部位是制氢和合成氨生产的关键部位，它的工艺操作好坏直接影响其后工序，由于设备的逐步老化，工艺条件又日益强化，如空速、压力的不断提高，水碳比越来越低，原料气变化复杂，如此种种，要求催化剂具有高强度、高活性、热稳定性好，且能抗碳、抗硫的耐烯烃。现有的催化剂差不多只能体现某一种特定功能，难于集多功能为一体。如粘结型含钾催化剂抗碳性能好，但遇高温则易收缩、其活性和强度均衰减得快。共沉烧结型催化剂活性高，但易水合且抗工艺条件波动能力差。预烧结浸渍型催化剂的优点是高强度、高活性，但活性稳定性差，在高温、高压的运转条件下，附着在载体外表的活性组分镍会逐步衰减。现有催化剂的制作工艺复杂而难度大。烃类转化反应主要是受内扩散控制，用于该过程的催化剂。大约有不到0.1mm的催化剂外壳层起着催化作用。用于催化这类反应过程的催化剂，其孔结构最好是大孔，低比表面，这样有利于减小反应过程扩散阻力，增加反应物分子进入催化剂内壳层的深度。

    本发明的目的是为克服现有催化剂的不足之处，解决体相结构，增加外表面积，增加催化剂在使用条件下的强度、活性和稳定性。提高催化剂抗工艺条件的波动能力，延长使用寿命。

    从分析现有催化剂的优缺点，我们认为，转化催化剂存在的关键问题是解决保持水热稳定性的长期性，降低各项性能的衰老速度，提高抗工艺条件地波动能力和使用寿命，解决复杂的制作工艺。本发明的技术方案是将催化组分、助催化组分，抗工艺组分和载体一次成型经高温烧结得到高强度、热稳定性能好的催化剂。在使用过程中即使有所破碎但不致于粉碎，不会造成阻力增大，由于活性组分已与载体融为一体，破碎的表面同样有活性，所以，可保持催化剂活性的长期性。为增加外表面积，将催化剂压制成带孔球形，使催化剂间的接触为点，再加入3-5％的碳黑。由于碳黑在高温下与氧反应生成的一氧化碳和二氧化碳在催化剂载体上留下孔隙，增加了催化剂的大孔结构，从而使催化外表面增加，内扩散阻力减少。

    本发明催化剂组分如下

    MiO     8-18    Al2O3  60-75     K2CO3 0.5-2

    MnO     25-8    膨润土   5-10       碳黑     3-5

    将催化剂组分混合，加入3-12％水，用压力机压成球形带孔的坯料。然后将成型后的坯料送入烘房烘干水份，再将坯料装入煅烧炉，从室温-1100℃下煅烧6-7小时，1100-1450℃煅烧2-3小时。冷却后即成催化剂。最后将催化剂装入中试转化炉，其操作参数如下：

    1、温度

    进转化炉干气、蒸气混合气温度    200-150℃

    进转化炉富氧空气温度            170-200℃

    转化炉催化剂热点温度            950-1050℃

    转化炉催化剂下端温度            750-900℃

    2、压力

    进转化炉干气压力                1.6-1.8mPa

    进转化炉蒸气压力                2.0-2.4MPa

    进转化炉富氧气空气压力          1.6-1.8mPa

    3、流量

    进转化炉干气流量                700-17000m3/H

    进转化炉蒸气流量                2600-3500Nm3/H

    进转化炉空气流量                1200-1600Nm3/H

    4、控制分析

    进转化炉干气总碳                100-250％(√)

    进转化炉的烯烃                  15-35％(√)

    进转化炉的干气总硫              ＜1PPm

    进转化炉富氧浓度         40-55％(√)

    出转化炉气体含甲烷       ＜1％(√)

    原料气组分(√％ )

    H2                     7.6-19.1

    O2                     0.2

    N2                     9.7-31

    CO                      1-3.5

    CH4                    10-20.3

    CO2                    0.5-8.2

    C2H4                  2.8-5.3

    C2H6                  7.5-10.8

    C3H6                  8.6-15.8

    H2S                    0.65-3.36

    异C4H10               1.2-11.6

    正C4H10               0.37-2.1

    正异C4H8              0.5-9.6

    反C4H8                0.6-3.6

    顺C4H8                0.3-2.4

    异C5H12               0.2-1.5

    其使用条件：

    操作压力(MPa )    1.0-4.0

    操作温度℃        750-1050

    空速              500-2000

    水碳比            1.5-3.0

    氧碳比            0.5-0.7

    中试证明在上述条件下生产的催化剂破碎少，阻力无大的上涨，活性不丧失，并具有抗硫、抗积碳、耐高烯烃的特点，工艺简单，无环境污染。