輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種輕烴原料蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑,該催化劑以金屬Ni為活性組分,MgO為載體,Al2O3為載體和助劑,不含硅和鎂鋁尖晶石。催化劑組分以氧化物含量來計算,含26-34份的NiO,49-64份的MgO,9.4-15份的Al2O3。適用于輕烴原料蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化,在溫度350-650℃、水碳比0.5-4.5mol/mol、碳空速≤6000h-1、壓力常壓至4.0MPa工藝條件下,制取氫氣、氨合成氣、甲醇合成氣、羰基合成氣、城市煤氣等,具有良好的低溫轉(zhuǎn)化活性、強度高,對原料和工藝條件的適應(yīng)性強,C2以上烴類轉(zhuǎn)化率>99%。使用該催化劑對原料的適應(yīng)性增強,降低了轉(zhuǎn)化爐操作的苛刻度,有利于裝置節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本,并可延長轉(zhuǎn)化催化劑的使用壽命。該催化劑制備方法和應(yīng)用工藝簡單易行,易于實現(xiàn)。
【專利說明】輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于烴類蒸汽轉(zhuǎn)化【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑及其制 備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 國外以法國TECHNIP公司、英國Johnson Matthey公司、丹麥丨丨aidorTopsoe公司、 德國的Lurgi、Linde、Uhde等公司為代表的技術(shù)供應(yīng)商,對經(jīng)類蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)進行了持續(xù) 研究和開發(fā),在工藝技術(shù)、能量回收、催化劑性能及轉(zhuǎn)化爐型等方面獲得了較大進展,使烴 類蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)日臻成熟,供氫可靠性、靈活性得到了大幅度提高,取得了較好的經(jīng)濟效
[0003] 國外烴類蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的一個顯著特點是普遍采用了預(yù)轉(zhuǎn)化工藝。在烴類原料催 化蒸汽轉(zhuǎn)化制取氫氣或合成氣的工藝過程中,烴類原料通常先經(jīng)過預(yù)轉(zhuǎn)化過程,所述的烴 類原料如天然氣、液化石油氣(LPG)、煉廠氣、石腦油等烴類。
[0004] 烴類原料經(jīng)過蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)氫氣或合成氣的主要反應(yīng)如下:
[0005] CnHm+nH20 ^ nC0+ (n+m) H2 (1)
[0006] CnHm+ (2n-m/2)H2 ^ nCH4 (2)
【權(quán)利要求】
1. 一種輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑,其特征在于:該催化劑為鎳-鎂-鋁體系催化劑,以金 屬Ni為活性組分,堿土金屬氧化物MgO為載體,A1 203為載體和助劑;該催化劑中,以氧化物 重量計算,含 26-35 份的 NiO, 49-64 份的 MgO, 9-15 份的 A1203, Na 彡 0· 05wt%,K 彡 0· 05wt. %, Si02 < 0. lwt%,F(xiàn)e203 < 0. 05wt%,在制備催化劑過程中,采用超聲波與攪拌相配合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑,其特征在于:超聲波頻率為 20-50KHZ,聲強不大于 0· 4-lW/cm2。
3. -種權(quán)利要求1所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于:將鎳、鎂、 鋁的鹽類水溶液相互混合后,在攪拌狀態(tài)下滴加到沉淀劑中進行沉淀反應(yīng),滴加完畢繼續(xù) 在超聲波輔助下攪拌,沉淀反應(yīng)結(jié)束后依次經(jīng)老化、洗滌、干燥、脫水分解制得半成品催化 齊U ;上述攪拌均是在超聲波作用下進行的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于:沉淀劑采 用碳酸鹽或堿,沉淀劑水溶液的金屬離子摩爾濃度為〇. 5-3. Omol/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于:鎳、鎂、 鋁的鹽類水溶液為硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽或醋酸鹽的水溶液,其金屬離子的摩爾濃度為 1. 0-4. 0mol/L〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于:鎳、鎂、鋁 的鹽類水溶液的溫度為45-90°C,沉淀劑水溶液的溫度為45-90°C ;鎳、鎂、鋁的鹽類水溶液 的溫度比沉淀劑水溶液的溫度高2-5°C;滴加速度0. 1-0. 4mol/min,滴加完畢繼續(xù)在超聲波 輔助下攪拌,攪拌時間控制在15-30分鐘,制得漿液;攪拌速度控制在0. 20-0. 42rad/s。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于: 所述的老化:老化時間為1-12小時; 所述的洗滌:采用去離子水,洗滌溫度為45-90°C,洗滌用水量為催化劑質(zhì)量的50-600 倍;洗滌至用〇. 1%濃度二苯胺硫酸試劑滴定為無色時,洗滌結(jié)束; 所述的干燥:將沉淀物加熱到120_125°C進行干燥,干燥時間24-48h ; 所述的脫水、分解:將沉淀物加熱到400-500°C,進行脫水分解,時間為l_6h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于:將制得的 半成品催化劑,以100重量份數(shù)計,加入3-5份潤滑劑,置于球磨罐中混合球磨10-60分鐘, 經(jīng)過球磨的物料能夠達到90wt. %以上通過120目篩網(wǎng);在球磨后的物料中加入5-15份的 水,混合均勻,碾壓,造粒,物料能通過20目篩網(wǎng)即可,壓制成型;潤滑劑為石墨、石蠟或硬 脂酸鹽中的一種或多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3-8任一所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法,其特征在于: 該催化劑為圓柱形或雙球面七孔蜂窩狀異形環(huán)狀,堆密度1. 0-1. 2g/mL ; 該催化劑為圓柱形時,直徑為3. 5-6mm,高度為3. 5-6mm,側(cè)壓強度達300N/顆以上; 該催化劑為雙球面七孔蜂窩狀異形環(huán)狀時,外徑為l〇_16mm,內(nèi)徑0. 5-2. 0mm,孔數(shù)7 個,高度為8-11mm,孔向側(cè)壓強度達250N/顆以上; 該催化劑孔隙分三種類型: (1) 孔隙尺寸在5-10nm的小孔,占總孔容積的37%-42% ; (2) 孔隙尺寸在10-25nm的中孔,占總孔容積的24%-28% ; (3) 孔隙尺寸在100nm或100nm以上的大孔,占總孔容積的20%-24% ; 該催化劑比孔容在0. 0850-0. 0950mL/g。
10. -種權(quán)利要求1所述的輕烴蒸汽預(yù)轉(zhuǎn)化催化劑的應(yīng)用,其特征在于:采用該催化劑 進行反應(yīng)時,反應(yīng)器入口溫度320-650°C,出口溫度320-650°C,反應(yīng)壓力常壓至4. OMPa,反 應(yīng)的水碳比控制在0. 5-4. 5,碳空速< 60001Γ1。
【文檔編號】B01J23/755GK104248957SQ201310256572
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】王昊, 姜建波, 薛紅霞, 白志敏, 趙慶魯, 齊煥東, 梁衛(wèi)忠 申請人:中國石油化工股份有限公司