一種預還原型烴類蒸汽預轉化催化劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本技術屬于精細化工生產技術領域，具體是一種預還原型烴類蒸汽預轉化催化劑。
【背景技術】
[0002]在催化劑作用下石腦油或天然氣與水蒸氣反應制取合成氣是一個常見反應，反應溫度為350°C — 1200°C,合成氣的主要組成為一氧化碳、二氧化碳、氫氣和水蒸氣，以合成氣為原料制取的產品有合成氨、氫氣、甲醇等
近年來石腦油制氫和天然氣制合成氣原料組成越來越復雜，總的趨勢是重組分增加，例如以天然氣為原料的現(xiàn)有合成氨裝置，合成氨裝置原有工藝的轉化工段，一段轉化爐是以甲烷為主要原料設計的，現(xiàn)有原料中重組分的增加，增加了一段轉化爐催化劑積炭的風險，同時也增加轉化催化劑的轉化負荷。不論是合成氨工業(yè)還是制氫工業(yè)，都是大型連續(xù)性操作工業(yè)裝置，對長周期連續(xù)運轉都有很高要求，如果一旦停車經濟損失非常大，如果經常停車處理催化劑積炭，會嚴重影響經濟效益。近幾年因催化劑的積炭問題已造成國內多套轉化裝置停車，這些重組分原料的使用一旦造成催化劑的積炭，就會迫使生產裝置運行周期縮短。重組分含量高的原料進入一段轉化爐，嚴重影響了一段轉化爐的連續(xù)生產，為了保護一段轉化爐，在一段爐前增加預轉化反應器，這種預轉化反應需要一種在較低溫度下反應，在進入一段轉化爐之前使原料中的重組分轉化為輕組分，降低一段爐的重組分負荷，這一措施會有效減少積炭，延長一段爐的運行周期，為適應這種用于相對較重組分的烴類轉化反應，人們已開發(fā)出預轉化催化劑，由于開發(fā)和應用時間較短，技術還不夠成熟，通過在生產裝置上使用，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的預轉化催化劑不是預還原型的，這種非預還原型存在諸多缺陷，這些缺陷需要整改，才能是預轉化工藝過程更效率更高，操作更加節(jié)能，使裝置連續(xù)穩(wěn)定運行周期更長。
[0003]現(xiàn)有預轉化催化劑是氧化態(tài)催化劑，而催化劑的主要有效成分是還原態(tài)的金屬單質鎳，使用這種氧化態(tài)催化劑需要在生產裝置上進行還原操作，將氧化態(tài)鎳被還原為還原態(tài)的金屬單質鎳，一般還原時間需要12小時左右，在生產裝置上還原催化劑就意味著占用生產時間，其二生產裝置不是專門的催化劑生產裝置，在生產裝置上還原催化劑存在還原不徹底不均勻的因素，其三，氧化態(tài)催化劑需要過量的氧化態(tài)鎳以達到相應的催化活性。其四，現(xiàn)有催化劑載體是鎂鋁氧化物結構，在水蒸氣存在的情況下，遇到事故容易導致氧化鎂水合，影響催化劑強度，也就影響催化劑壽命，影響生產裝置連續(xù)運行周期。
[0004]在生產裝置上的還原操作除了需要12小時的還原時間外，還原操作還是在有物料條件下進行，反應后的不合格物料要放空，或者作為燃料燒掉，還原期間消耗大量的原料、蒸氣和動力，不但浪費原料和動力，還有可能造成環(huán)境污染。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的預還原型烴類蒸汽預轉化催化劑，是預還原型鎂鋁尖晶石結構催化劑；最終產品中的主活性組分鎳以還原態(tài)單質金屬鎳形式存在，鎂與鋁的摩爾比為1.5:1-1:1.5，最佳鎂與鋁的摩爾比為1.2:1 —1:1.2;此種催化劑具有穩(wěn)定的鎂鋁尖晶石結構，游離鎂含量1% — 5%，制備好的載體在20%硝酸鎳溶液中浸潰30-60分鐘，經脫液干燥后在800°C — 1000°C氫氮氣氛下還原120小時，所用還原氣體中氮與氫的體積比為5:95—20:80，還原后成品中鎳的還原度達到95%以上。
[0006]該催化劑具有很高的鎳表面；比傳統(tǒng)的轉化和預轉化催化劑具有更高的活性和優(yōu)良的機械強度；適用于Cl一C6的烴類蒸汽預轉化反應過程；特別適用于高空速、高熱流密度、低水碳比和高壓力下操作的筒式或列管式預轉化爐；在350°C — 600°C相對較低溫度下使Cl一C6的烴類預轉化為富甲烷氣并使部分甲烷轉化為合成氣；原料的預熱溫度低，可節(jié)省大量熱量，使用時直接進入生產過程；不用在生產裝置上進行還原，節(jié)省原料，不浪費生產時間。預還原型催化劑是在專用的預還原反應器中特定的還原條件下進行的，催化劑還原充分，有效利用活性組分，還原鎳比例95%以上，這是生產裝置的還原條件所不能實現(xiàn)的，只有專用的還原設備才能夠保證還原質量，
本發(fā)明的另一個特征是催化劑穩(wěn)定的鎂鋁尖晶石結構，極細的金屬晶粒，高的活性金屬表面，用鎳鎂鋁混沉，經噴霧干燥工藝形成空心球粉料，壓片成型，經過900°C—1500°C高溫煅燒，在此過程形成穩(wěn)定的鎂鋁尖晶石結構。
【具體實施方式】
[0007]I)載體料漿混合液制備
將粉狀活性氧化鎂和粉狀擬薄水鋁石混合，其比例按鎂與鋁的摩爾比為I。5:1-1:1.5，配制成質量百分比為20%的含水料漿，充分攪拌混合2小時到3小時，并在攪拌下備用。
[0008]2)噴霧干燥
將上一步制備好的料漿混合液用料漿泵打入噴霧干燥塔，控制干燥塔內溫度3000C -3500C，檢測出口粉料失重率，失重率在25%以下為合格，否則調整干燥塔溫度，直到失重率在15%-25%合格為準。
[0009]3)粉末煅燒
在回轉窯內煅燒，煅燒溫度為400°C -500°C，檢測出口粉料失重率，失重率在，10%以下為合格，否則調整回轉窯溫度，直到失重率在10%以下合格為準。
[0010]4)壓片成型
用壓片機將煅燒合格的粉料壓制成06mmX6mm圓柱形狀催化劑載體片劑。
[0011]5)片劑煅燒
將圓柱形狀催化劑載體片劑置于隧道窯內煅燒，煅燒溫度1000°c -1200°c，煅燒后的片劑自然冷卻到室溫，過篩除去粉末。
[0012]6)浸潰
首先配制20%的硝酸鎳溶液，將煅燒合格的催化劑載體片劑，浸潰在已配制好的20%硝酸鎳溶液中，浸潰時間為30-60分鐘。
[0013]7)脫液干燥
從浸潰液中取出催化劑片劑，將取出的催化劑片劑脫除表面多余液體，在箱式干燥器中加熱干燥，控制失重率在5%以下。
[0014]8)浸潰片劑煅燒
將干燥后的催化劑片劑煅燒，煅燒溫度500°C -600°C，煅燒后的催化劑片劑自然冷卻到室溫，過篩除去粉末。
[0015]9)預還原處理
煅燒后的催化劑片劑移入到預還原塔內，在800°C下通入氫氣，進行預還原處理，反應時間10-18小時，使氧化態(tài)的鎳全部還原到金屬單質態(tài)的鎳。
[0016]10)包裝
經過預還原處理的催化劑冷卻到常溫后，采用塑料內襯鐵通包裝，儲存和運輸過程應避免受潮和高溫。
[0017]按以上工序制備的催化劑具有很高的鎳表面；比傳統(tǒng)催化劑的活性表面高2倍以上，具有更高的活性和優(yōu)良的機械強度；適用于Cl一C6的烴類蒸汽預轉化反應過程；特別適用于高空速、高熱流密度、低水碳比和高壓力下操作的筒式或列管式預轉化爐；在350°C—600°C相對較低溫度下使Cl一C6的烴類預轉化為富甲烷氣并使部分甲烷轉化為合成氣；使用時直接進入生產過程；不用在生產裝置上進行還原，預還原型催化劑是在專用的預還原反應器中特定的還原條件下進行的，消除了大生產裝置還原的不確定性和不穩(wěn)定性，有效提高活性組分的利用效率，這是生產裝置的還原條件所不能實現(xiàn)的，保證了催化劑的還原質量，經測試使用壽命預計3年以上。
【主權項】
1.一種預還原型烴類蒸汽預轉化催化劑，其特征在于此種催化劑的載體中鎂與鋁的摩爾比為1.2:1— 1: 1.2 ;制備好的載體在20%硝酸鎳溶液中浸潰30-60分鐘；經脫液干燥后在800°C — 1000°C氫氮氣氛下還原120小時使成品中鎳還原度達到95%以上；最終產品中主活性組分為還原態(tài)單質金屬鎳；裝填到預轉化爐中的催化劑不再進行還原操作直接進入正常生產操作狀態(tài)；此種催化劑適用于Cl一C6的烴類蒸汽預轉化反應過程；特別適用于高空速、高熱流密度、低水碳比和高壓力下操作的筒式或列管式預轉化爐。
【專利摘要】一種預還原型烴類蒸汽預轉化催化劑，此種催化劑是預還原型鎂鋁尖晶石結構催化劑；最終產品中主活性組分鎳以還原態(tài)單質金屬鎳形式存在，此種具有穩(wěn)定的鎂鋁尖晶石結構；游離鎂含量1%—5%；該催化劑具有很高的鎳活性表面；比傳統(tǒng)的轉化和預轉化催化劑具有更高的活性和優(yōu)良的機械強度；適用于C1—C6的烴類蒸汽預轉化反應過程；特別適用于高空速、高熱流密度、低水碳比和高壓力下操作的筒式或列管式預轉化爐；在350℃—600℃相對較低溫度下使C1—C6的烴類預轉化為富甲烷氣并使部分甲烷轉化為合成氣。
【IPC分類】C01B3-40, B01J23-755
【公開號】CN104707613
【申請?zhí)枴緾N201310693845
【發(fā)明人】唐治鈁, 陳蓓赩, 金曉晨, 王志, 冷慶海, 黃武生, 馬建宏, 唱賀信, 樊成, 藍云飛, 王軍山
【申請人】北方華錦化學工業(yè)集團有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月17日