復合型催化活性劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及活性劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種復合型催化活性劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 水煤氣變換催化劑的工業(yè)化應(yīng)用已有80多年的歷史，在合成氨、合成甲醇、制 氫和城市煤氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于合成氨工業(yè)過程要消耗大量的蒸汽，為達 到節(jié)能降耗的目的，需降低合成氨廠各工段的蒸汽用量.80年代以來，各種節(jié)能型流程 相繼開發(fā)成功，如布朗流程、AMC和LCA工藝等。因此，研制適合新工藝的節(jié)能型催化劑， 特別是能適用于低水碳比條件下的變換催化劑成為必然的趨勢。
[0003] 水煤氣變換（WGS)反應(yīng)（C0+H20=C02+H2AH298=-41. 2kj/mol; AG298=-28. 6kj/mol)是利用CO的還原性從水獲取氫氣的經(jīng)典途徑，但反應(yīng)過程涉及的 高效催化劑是關(guān)鍵。因此，提高催化劑的活性主要就是針對應(yīng)用焦炭轉(zhuǎn)化成CO的步驟以及 CO和水蒸氣反應(yīng)的步驟，而這兩個關(guān)鍵步驟則為合成氨制造尿素或者其他化肥類產(chǎn)品的 造氣最重要的步驟，如果能夠提高這兩步的化學反應(yīng)速率，降低反應(yīng)活化能，就能能夠大大 降低合成氨工藝中燃料所耗費的焦炭原料，同時應(yīng)用復合型催化劑還能降低該反應(yīng)的副產(chǎn) 物，使得煙塵、粉塵等后處理成本大大降低，因此，高效的復合型催化活性劑在合成氨及其 相關(guān)產(chǎn)業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，有著十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種能夠加速煤在熱解過程中各種結(jié)合鍵的斷裂， 從而增強焦炭的熱化學反應(yīng)活性的復合型催化活性劑。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 由下列重量百分比的組分組成： 碳轉(zhuǎn)化促進劑40%~60%、碳轉(zhuǎn)化誘導劑1%~3%、產(chǎn)氣催化劑10%~20%、產(chǎn)氣催化劑 載體及其穩(wěn)定劑10%~20%和復合固硫劑15%~25% ; 其中：所述的碳轉(zhuǎn)化促進劑為醇基燃料中的一種或兩種以上的組合；所述的碳轉(zhuǎn)化誘 導劑為釔或者釔所在周期的稀土元素的鈉鹽中的一種或兩種以上的組合；所述的產(chǎn)氣催化 劑按摩爾百分比計，由nan〇-Fe20%~40%、nan〇-A120%~40%和nano-Cu20%~40%組 成；所述的產(chǎn)氣催化劑載體及其穩(wěn)定劑為由多孔Y-A120340%~60%、NiO20%~30%和 Fe20320%~40%組成；所述的復合固硫劑為氧化鈣固體。
[0006] 上述技術(shù)方案中，更具體的方案還可以是：所述醇基燃料為包括含有1~12個碳 的直鏈或支鏈醇類。
[0007] 進一步的：所述醇基燃料為甲醇或乙醇或丁醇或異庚醇或直鏈辛醇。
[0008] 本發(fā)明所述復合型催化活性劑主要應(yīng)用于在合成氨工業(yè)中造氣工藝的催化產(chǎn)氣， 以達到節(jié)約煤炭用量，改善工況條件，降低煙塵等相關(guān)廢氣的排放，提高產(chǎn)氣效率，達到節(jié) 能降耗減排的目的。
[0009] 上述復合型催化活性劑的各組分的作用如下： 碳轉(zhuǎn)化促進劑的作用是，當混有復合型催化活性劑的燃煤進入燃燒區(qū)時，水分子升入 爐膛空間，以產(chǎn)氣催化劑為中心形成許多催化熱點，促進了游離碳粒與水蒸氣充分接觸，從 而提高了碳與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣的比例，同時，該碳轉(zhuǎn)化促進劑可以誘導碳 在相對較低的溫度下實現(xiàn)燃燒提供熱量，使得碳與水蒸氣反應(yīng)所需的能量得到保證。第二， 復合型催化活性劑中的碳轉(zhuǎn)化誘導劑成分，混有復合型催化活性劑的碳與水蒸氣在碳轉(zhuǎn)化 誘導劑作用下，能更好的發(fā)揮產(chǎn)氣催化劑，使得造氣反應(yīng)更加完全的進行，提高了一氧化碳 的轉(zhuǎn)化效率，使得煤可以在相對消耗較少的情況下產(chǎn)生足量的一氧化碳和氫氣。第三，一些 劣質(zhì)煤中有很多不可燃的礦物質(zhì)，燃燒過程中，只是這類礦物質(zhì)包裹在煤的表面，使得表面 的煤得到燃燒，而在內(nèi)部無法接觸到水蒸氣和空氣，使得燃燒很不完全，加入復合型催化活 性劑后，催化劑在灰渣中形成催化中心，使得內(nèi)部無法接觸到空氣和水蒸氣的煤塊也可以 得以充分轉(zhuǎn)化，有害氣體的排放大大降低。第四，產(chǎn)氣催化劑載體及其穩(wěn)定劑在一定程度 上能夠使得產(chǎn)氣催化劑性質(zhì)更穩(wěn)定，減少催化劑在反應(yīng)過程中的中毒和轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，使得催 化造氣反應(yīng)可以更順利的進行。第五，使用本復合型催化活性劑后，在固硫劑作用下，可以 使得煤中的硫與煤渣和石頭中的鐵、鈣、硅等成分形成類似水泥的結(jié)構(gòu)，使得硫固定在煤渣 中，使得硫氧化合物的去除率大大增加。實驗結(jié)果證明，對于劣質(zhì)煤而言，使用此復合型催 化活性劑能夠使得轉(zhuǎn)化反應(yīng)更加完全，提高造氣效率，降低煤的消耗。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果： 本發(fā)明采用的助燃劑、催化劑、穩(wěn)定劑、誘導劑和固硫劑五種組分組配而成，五個組分 協(xié)同作用使得整個造氣反應(yīng)活性更高，轉(zhuǎn)化率更高，消耗能源更少，排放廢氣更少，這種工 藝是對現(xiàn)有技術(shù)的突破和發(fā)展，能夠起到資源充分作用，符合目前國家提倡的節(jié)能減排意 識，兼具十分廣闊的應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)開發(fā)價值。
【具體實施方式】
[0011] 下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
[0012] 以下各實施例中涉及的百分比均為重量百分比(催化劑成分為摩爾百分比)。
[0013] 實施例1 : 復合型催化活性劑的組成如下： 碳轉(zhuǎn)化促進劑：液態(tài)甲醇50kg; 碳轉(zhuǎn)化誘導劑：紀化鈉Ikg; 產(chǎn)氣催化劑：l〇kg，由30%的納米鐵、40%的納米鋁和30%的納米銅組成； 穩(wěn)定劑：15kg，由y-A120340%、Ni0 30% 和Fe20330% 組成組成。
[0014] 固硫劑：氧化鈣20kg。
[0015] 其制備方法為： 先將除促進劑外其他固體粉碎混勻，之后將它們與液態(tài)促進劑混合均勻，調(diào)節(jié)成液體 懸濁液或者固體糊狀，即得到復合型催化活性劑。
[0016] 實施例2: 復合型催化活性劑的組成如下： 碳轉(zhuǎn)化促進劑：液態(tài)乙醇45kg; 碳轉(zhuǎn)化誘導劑：鑭化鈉2kg; 產(chǎn)氣催化劑：15kg，由35%的納米鐵、35%的納米鋁和30%的納米銅組成； 穩(wěn)定劑：20kg，由y-A120350%、Ni0 20% 和Fe20330% 組成組成。
[0017] 固硫劑：氧化鈣20kg。
[0018] 其制備方法為： 先將除促進劑外其他固體粉碎混勻，之后將它們與液態(tài)促進劑混合均勻，調(diào)節(jié)成液體 懸濁液或者固體糊狀，即得到復合型催化活性劑。
[0019] 實施例3: 復合型催化活性劑的組成如下： 碳轉(zhuǎn)化促進劑：液態(tài)丁醇50kg; 碳轉(zhuǎn)化誘導劑：婀化鈉Ikg; 產(chǎn)氣催化劑：l〇kg，由30%的納米鐵、30%的納米鋁和40%的納米銅組成； 穩(wěn)定劑：20kg，由y-A120340%、Ni030% 和Fe20330% 組成組成。
[0020] 固硫劑：氧化鈣20kg。
[0021] 其制備方法為： 先將除促進劑外其他固體粉碎混勻，之后將它們與液態(tài)促進劑混合均勻，調(diào)節(jié)成液體 懸濁液或者固體糊狀，即得到復合型催化活性劑。
[0022] 實施例4 : 碳轉(zhuǎn)化促進劑：液態(tài)直鏈辛醇45kg; 碳轉(zhuǎn)化誘導劑：鋪化鈉Ikg; 產(chǎn)氣催化劑：15kg，由35%的納米鐵、35%的納米鋁和30%的納米銅組成； 穩(wěn)定劑：20kg，由y-A120350%、Ni0 20% 和Fe20330% 組成組成。
[0023] 固硫劑：氧化鈣20kg。
[0024] 其制備方法為： 先將除促進劑外其他固體粉碎混勻，之后將它們與液態(tài)促進劑混合均勻，調(diào)節(jié)成液體 懸濁液或者固體糊狀，即得到復合型催化活性劑。
[0025] 實驗部分： 焦炭在鏈條爐中與水蒸氣的產(chǎn)氣實驗 以熱值為5000cal/kg的煙煤鏈條爐制造水煤氣的實驗。
[0026] 在IT/H的鏈條式蒸汽鍋爐中進行試驗，試驗采用實施例2制備的復合型催化活 性劑，按3%(重量）的比例加入，實驗結(jié)果如下述表1所示。
[0027]表 1 :
由此可知，在500°C工礦條件下，鍋爐的熱效率提高17%，CO轉(zhuǎn)化率提高32%，二氧化硫 的排放量降低62% ;在600°C工礦條件下，鍋爐的熱效率提高18%，CO轉(zhuǎn)化率提高24%，二氧 化硫的排放量降低60%。
【主權(quán)項】
1. 一種復合型催化活性劑，其特征在于由下列重量百分比的組分組成： 碳轉(zhuǎn)化促進劑40%~60%、碳轉(zhuǎn)化誘導劑1%~3%、產(chǎn)氣催化劑10%~20%、產(chǎn)氣催化劑 載體及其穩(wěn)定劑10%~20%和復合固硫劑15%~25% ; 其中：所述的碳轉(zhuǎn)化促進劑為醇基燃料中的一種或兩種以上的組合； 所述的碳轉(zhuǎn)化誘導劑為釔或者釔所在周期的稀土元素的鈉鹽中的一種或兩種以上的 組合； 所述的產(chǎn)氣催化劑按摩爾百分比計，由nan〇-Fe20%~40%、nano-Al20%~40%和nano-Cu20% ~40% 組成； 所述的產(chǎn)氣催化劑載體及其穩(wěn)定劑為由多孔Y-A120340%~60%、NiO20%~30%和Fe20320% ~40% 組成； 所述的復合固硫劑為氧化鈣固體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合型催化活性劑，其特征在于：所述醇基燃料為包括含有 1~12個碳的直鏈或支鏈醇類。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復合型催化活性劑，其特征在于：所述醇基燃料為甲醇、乙 醇、丁醇、異庚醇或直鏈辛醇。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種復合型催化活性劑，涉及活性劑技術(shù)領(lǐng)域，它的成分包括由醇基燃料中的一種或兩種以上的組合組成的碳轉(zhuǎn)化促進劑40%～60%、由稀土元素的鈉鹽中的一種或兩種以上的組合組成的碳轉(zhuǎn)化誘導劑1%～3%、由nano-Fe20%～40%、nano-Al20%～40%和nano-Cu 20%～40%組成的產(chǎn)氣催化劑10%～20%、由多孔γ-Al2O340%～60%、NiO 20%～30%和Fe2O320%～40%組成的產(chǎn)氣催化劑載體及其穩(wěn)定劑10%～20%和氧化鈣固體15%～25%；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由五種組分組配而成，五個組分協(xié)同作用使得整個造氣反應(yīng)活性及轉(zhuǎn)化率更高，消耗能源和排放廢氣更少。
【IPC分類】C01B3/12
【公開號】CN104925754
【申請?zhí)枴緾N201510258711
【發(fā)明人】呂保櫻
【申請人】廣西科技大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月20日