一種用于氣基直接還原鐵的烴類重整催化劑和制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種烴類重整催化劑及其制備方法，具體地說，是一種用于氣基直接 還原鐵的烴類重整催化劑和制備方法。
【背景技術】
[0002] 氣基直接還原連續(xù)鐵（gas-based directreduction iron making)是用還原氣體 作還原劑還原鐵礦石的方法。第一個有工業(yè)生產(chǎn)意義的氣基直接還原法是1920年在瑞典 建立的維伯爾直接還原法（WibergProcess)。雖然這種方法沒有大規(guī)模發(fā)展起來，但是卻為 以后的豎爐直接還原法奠定了理論和工藝基礎。50年代同時起步開發(fā)的固定床法和流態(tài)化 法，后來的發(fā)展出人意料，技術先進的流態(tài)化法歷經(jīng)艱難，始終未形成成熟的工業(yè)生產(chǎn)，而 工藝落后的固定床法卻發(fā)展成為生產(chǎn)力居第2位的直接還原法。60年代開發(fā)的以米德萊克 斯（Midrex)法為代表的豎爐直接還原法，使用天然氣為一次能源，適應了當時石油工業(yè)大 發(fā)展形勢，得以迅速發(fā)展。并由于技術先進而歷經(jīng)兩次石油危機的考驗，持續(xù)發(fā)展成為最重 要的直接還原法。
[0003] 直接還原煉鐵是一種優(yōu)質、低耗、低污染的煉鐵新工藝，也是全世界鋼鐵冶金的前 沿技術之一。而以Midrex和HYL- III為代表的氣基豎爐工藝是最主要的直接還原鐵生產(chǎn)工 藝。因直接還原煉鐵工藝的優(yōu)質、低耗、低污染等諸多優(yōu)點，在國內煉鐵領域逐步的開始推 廣開來。直接還原法中使用的氣體還原劑是CO和H2,014由于析碳特性而不能直接應用，需 要重整。
[0004] 氣基直接還原鐵工藝中還原氣制備和還原豎爐是其主要構成部分，還原氣的制備 核心在于重整爐，而重整爐的核心是烴類重整催化劑?，F(xiàn)國外有德國南方、UniCat等烴類 重整催化劑，而國內現(xiàn)沒有自主知識產(chǎn)權的用于該工藝的烴類重整催化劑。該工藝的原料 氣為天然氣或焦爐煤氣，進入重整爐的氣體為新鮮原料氣與還原豎爐返回后的混合氣，重 整爐的典型氣體組成如下表1 : 表1重整爐典型氣體組成
從上反應原理及進出口氣體可以看出：原料氣水碳比較一般蒸汽轉化低很多，結碳傾 向大，主要發(fā)生甲烷與二氧化碳的重整反應，且出口溫度較一般重整轉化爐更高。現(xiàn)有技術 的烴類重整催化劑的活性、熱穩(wěn)定性、抗碳性等不是很好，轉化率也不高。
[0005] 專利CN 102481552A公開了一種烴類氣體重整催化劑、其制造方法及合成氣體的 制造方法，該專利提供可抑制碳析出、且使烴類的原料氣體和二氧化碳、水蒸汽、氧氣等反 應，高效地生成氫氣和一氧化碳的烴類氣體重整催化劑、其制造方法及使用所制得的烴類 氣體重整催化劑的合成氣體的制造方法。經(jīng)在NiO的存在下對含有Sr的原料、和含有Ti 及/或Zr的原料進行熱處理，合成作為固溶有Ni的鈣鈦礦化合物的Ni-SrTi03固溶體及 /或Ni-SrZr03固溶體的工序制造烴類氣體重整催化劑。使用SrC03作為Sr原料、TiO 2 作為Ti原料、Zr02作為Zr原料。對上述烴類氣體重整催化劑進行還原處理，得到含有金 屬Ni、和SrTi03及/或SrZr03作為主成分的經(jīng)還原處理的催化劑。該專利的烴類氣體重 整催化劑制作過程復雜，且不能用于氣基直接還原鐵。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種用于氣 基直接還原鐵的烴類重整催化劑，該催化劑具有轉化率高、強度高、活性好、熱穩(wěn)定性好、抗 碳性佳等特點。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述氣基直接還原鐵烴類重整催化劑的制備方 法，制備過程簡單。
[0008] 本發(fā)明目的通過下述技術方案來實現(xiàn)： 一種用于氣基直接還原鐵的烴類重整催化劑，其特征在于：所述催化劑包括主要活性 組分、主要抗積碳劑、主要助劑、促進劑和粘結劑。
[0009] 作為優(yōu)選，所述活性組分為鎳，所述活性組分鎳以NiO形式存在；所述主要抗積碳 劑為硅鋁酸鉀復鹽；所述主要助劑為MgO和CaO ;所述促進劑為稀土元素 La或Ce ;所述粘 結劑為純鋁酸媽水泥。
[0010] 進一步優(yōu)選的，按質量百分比計算，所述催化劑中： 以NiO形式計，NiO的含量為2%~30%， 以Al2O3形式計，Al 203的含量為5%~70%， 以K2O形式計，K2O的含量為1%~20%， 以CaO形式計，CaO的含量為3%~30%， 以MgO形式計，MgO的含量為3%~30%， 以SiO2B式計，SiO 2的含量為3%~30%， 以La2O3或CeO 2形式計，La 203或CeO 2的含量為0~10%。
[0011] -種制備如權利要求3所述用于氣基直接還原鐵的烴類重整催化劑的方法，包括 以下步驟： (1) 活性物料制備：將鎳化合物、鈣化合物和鎂化合物溶液按一定比例混合，加入沉淀 劑.0)3溶液共沉淀，將沉淀洗滌過濾、烘干，煅燒后得活性物料； (2) 混料成型：將制得的活性物料與硅鋁酸鉀復鹽、純鋁酸鈣水泥、促進劑和潤滑劑石 墨混合后，球磨、造粒、成型，得到樣品；所述促進劑為氧化鑭或氧化鈰； (3) 成型后處理：成型后樣品經(jīng)水蒸汽或水養(yǎng)護后，進行烘干或焙燒后即得催化劑成 品。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟（I)中鎳化合物為Ni (NO3) 2，鈣化合物為Ca (NO3) 2，鎂化合物為 Mg(NO3)20
[0013] 作為優(yōu)選，所述步驟（1)煅燒溫度為250°C~800°C，煅燒時間為Ih~10h。
[0014] 作為優(yōu)選，所述步驟（1)煅燒溫度為550°C，煅燒時間為4h。
[0015] 作為優(yōu)選，所述步驟（3)養(yǎng)護時間為1小時~10天，50°C~750°C烘干或焙燒 lh-10h。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟（3)養(yǎng)護時間為8小時，120°C烘干2h。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明氣基直接還原鐵烴類重整催化劑以鎳為活性組分，以硅鋁酸鉀復鹽鉀霞石 (KAlSiO4)為主要抗結碳劑，以MgO、CaO為主要助劑，以純鋁酸鈣水泥為粘結劑。其優(yōu)點在 于：①鉀霞石（KAlSiO4)可在重整條件下緩慢釋放出堿性很強的K20,可以使烴類裂解速率 減慢，結碳傾向較大減弱以提高催化劑抗碳性的目的。②助劑MgO部分與NiO形成NiO-MgO 固溶體使催化劑的活性穩(wěn)定性及抗碳性得到提高。③助劑CaO的加入提高催化劑的堿性及 活性組分的分散性，使催化劑的活性穩(wěn)定性及抗碳性得到提高。④稀土元素的加入對催化 劑的活性及活性穩(wěn)定性起到很強的作用。⑤純鋁酸鈣水泥的加入對催化劑的強度起到了決 定性的作用，催化劑的強度得到較大提高。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明的上述【