一种预还原型烃类蒸汽预转化催化剂制造技术

一种预还原型烃类蒸汽预转化催化剂，此种催化剂是预还原型镁铝尖晶石结构催化剂；最终产品中主活性组分镍以还原态单质金属镍形式存在，此种具有稳定的镁铝尖晶石结构；游离镁含量1%—5%；该催化剂具有很高的镍活性表面；比传统的转化和预转化催化剂具有更高的活性和优良的机械强度；适用于C1—C6的烃类蒸汽预转化反应过程；特别适用于高空速、高热流密度、低水碳比和高压力下操作的筒式或列管式预转化炉；在350℃—600℃相对较低温度下使C1—C6的烃类预转化为富甲烷气并使部分甲烷转化为合成气。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于精细化工生产
，具体是一种预还原型烃类蒸汽预转化催化剂。
技术介绍
在催化剂作用下石脑油或天然气与水蒸气反应制取合成气是一个常见反应，反应温度为350℃—1200℃，合成气的主要组成为一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气，以合成气为原料制取的产品有合成氨、氢气、甲醇等近年来石脑油制氢和天然气制合成气原料组成越来越复杂，总的趋势是重组分增加，例如以天然气为原料的现有合成氨装置，合成氨装置原有工艺的转化工段，一段转化炉是以甲烷为主要原料设计的，现有原料中重组分的增加，增加了一段转化炉催化剂积炭的风险，同时也增加转化催化剂的转化负荷。不论是合成氨工业还是制氢工业，都是大型连续性操作工业装置，对长周期连续运转都有很高要求，如果一旦停车经济损失非常大，如果经常停车处理催化剂积炭，会严重影响经济效益。近几年因催化剂的积炭问题已造成国内多套转化装置停车，这些重组分原料的使用一旦造成催化剂的积炭，就会迫使生产装置运行周期缩短。重组分含量高的原料进入一段转化炉，严重影响了一段转化炉的连续生产，为了保护一段转化炉，在一段炉前增加预转化反应器，这种预转化反应需要一种在较低温度下反应，在进入一段转化炉之前使原料中的重组分转化为轻组分，降低一段炉的重组分负荷，这一措施会有效减少积炭，延长一段炉的运行周期，为适应这种用于相对较重组分的烃类转化反应，人们已开发出预转化催化剂，由于开发和应用时间较短，技术还不够成熟，通过在生产装置上使用，发现现有的预转化催化剂不是预还原型的，这种非预还原型存在诸多缺陷，这些缺陷需要整改，才能是预转化工艺过程更效率更高，操作更加节能，使装置连续稳定运行周期更长。现有预转化催化剂是氧化态催化剂，而催化剂的主要有效成分是还原态的金属单质镍，使用这种氧化态催化剂需要在生产装置上进行还原操作，将氧化态镍被还原为还原态的金属单质镍，一般还原时间需要12小时左右，在生产装置上还原催化剂就意味着占用生产时间，其二生产装置不是专门的催化剂生产装置，在生产装置上还原催化剂存在还原不彻底不均匀的因素，其三，氧化态催化剂需要过量的氧化态镍以达到相应的催化活性。其四，现有催化剂载体是镁铝氧化物结构，在水蒸气存在的情况下，遇到事故容易导致氧化镁水合，影响催化剂强度，也就影响催化剂寿命，影响生产装置连续运行周期。在生产装置上的还原操作除了需要12小时的还原时间外，还原操作还是在有物料条件下进行，反应后的不合格物料要放空，或者作为燃料烧掉，还原期间消耗大量的原料、蒸气和动力，不但浪费原料和动力，还有可能造成环境污染。
技术实现思路
本专利技术的预还原型烃类蒸汽预转化催化剂，是预还原型镁铝尖晶石结构催化剂；最终产品中的主活性组分镍以还原态单质金属镍形式存在，镁与铝的摩尔比为1.5:1-1:1.5，最佳镁与铝的摩尔比为1.2:1—1:1.2；此种催化剂具有稳定的镁铝尖晶石结构，游离镁含量1%—5%，制备好的载体在20%硝酸镍溶液中浸渍30-60分钟，经脱液干燥后在800℃—1000℃氢氮气氛下还原120小时，所用还原气体中氮与氢的体积比为5:95—20:80，还原后成品中镍的还原度达到95%以上。该催化剂具有很高的镍表面；比传统的转化和预转化催化剂具有更高的活性和优良的机械强度；适用于C1—C6的烃类蒸汽预转化反应过程；特别适用于高空速、高热流密度、低水碳比和高压力下操作的筒式或列管式预转化炉；在350℃—600℃相对较低温度下使C1—C6的烃类预转化为富甲烷气并使部分甲烷转化为合成气；原料的预热温度低，可节省大量热量，使用时直接进入生产过程；不用在生产装置上进行还原，节省原料，不浪费生产时间。预还原型催化剂是在专用的预还原反应器中特定的还原条件下进行的，催化剂还原充分，有效利用活性组分，还原镍比例95%以上，这是生产装置的还原条件所不能实现的，只有专用的还原设备才能够保证还原质量，本专利技术的另一个特征是催化剂稳定的镁铝尖晶石结构，极细的金属晶粒，高的活性金属表面，用镍镁铝混沉，经喷雾干燥工艺形成空心球粉料，压片成型，经过900℃—1500℃高温煅烧，在此过程形成稳定的镁铝尖晶石结构。具体实施方式1）载体料浆混合液制备将粉状活性氧化镁和粉状拟薄水铝石混合，其比例按镁与铝的摩尔比为1。5:1—1：1.5，配制成质量百分比为20%的含水料浆，充分搅拌混合2小时到3小时，并在搅拌下备用。2）喷雾干燥将上一步制备好的料浆混合液用料浆泵打入喷雾干燥塔，控制干燥塔内温度300℃-350℃,检测出口粉料失重率，失重率在25%以下为合格，否则调整干燥塔温度，直到失重率在15%-25%合格为准。3）粉末煅烧在回转窑内煅烧，煅烧温度为400℃-500℃，检测出口粉料失重率，失重率在,10%以下为合格，否则调整回转窑温度，直到失重率在10%以下合格为准。4）压片成型用压片机将煅烧合格的粉料压制成Φ6mmX6mm圆柱形状催化剂载体片剂。5）片剂煅烧将圆柱形状催化剂载体片剂置于隧道窑内煅烧，煅烧温度1000℃-1200℃，煅烧后的片剂自然冷却到室温，过筛除去粉末。6）浸渍首先配制20%的硝酸镍溶液，将煅烧合格的催化剂载体片剂，浸渍在已配制好的20%硝酸镍溶液中，浸渍时间为30-60分钟。7）脱液干燥从浸渍液中取出催化剂片剂，将取出的催化剂片剂脱除表面多余液体，在箱式干燥器中加热干燥，控制失重率在5%以下。8）浸渍片剂煅烧将干燥后的催化剂片剂煅烧，煅烧温度500℃-600℃，煅烧后的催化剂片剂自然冷却到室温，过筛除去粉末。9）预还原处理煅烧后的催化剂片剂移入到预还原塔内，在800℃下通入氢气，进行预还原处理，反应时间10-18小时，使氧化态的镍全部还原到金属单质态的镍。10）包装经过预还原处理的催化剂冷却到常温后，采用塑料内衬铁通包装，储存和运输过程应避免受潮和高温。按以上工序制备的催化剂具有很高的镍表面；比传统催化剂的活性表面高2倍以上，具有更高的活性和优良的机械强度；适用于C1—C6的烃类蒸汽预转化反应过程；特别适用于高空速、高热流密度、低水碳比和高压力下操作的筒式或列管式预转化炉；在350℃—600℃相对较低温度下使C1—C6的烃类预转化为富甲烷气并使部分甲烷转化为合成气；使用时直接进入生产过程；不用在生产装置上进行还原，预还原型催化剂是在专用的预还原反应器中特定的还原条件下进行的，消除了大生产装置还原的不确定性和不稳定性，有效提高活性组分的利用效率，这是生产装置的还原条件所不能实现的，保证了催化剂的还原质量，经测试使用寿命预计3年以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预还原型烃类蒸汽预转化催化剂，其特征在于此种催化剂的载体中镁与铝的摩尔比为1.2:1—1:1.2；制备好的载体在20%硝酸镍溶液中浸渍30‑60分钟；经脱液干燥后在800℃—1000℃氢氮气氛下还原120小时使成品中镍还原度达到95%以上；最终产品中主活性组分为还原态单质金属镍；装填到预转化炉中的催化剂不再进行还原操作直接进入正常生产操作状态；此种催化剂适用于C1—C6的烃类蒸汽预转化反应过程；特别适用于高空速、高热流密度、低水碳比和高压力下操作的筒式或列管式预转化炉。

【技术特征摘要】
1.一种预还原型烃类蒸汽预转化催化剂，其特征在于此种催化剂的载体中镁与铝的摩尔比为1.2:1—1:1.2；制备好的载体在20%硝酸镍溶液中浸渍30-60分钟；经脱液干燥后在800℃—1000℃氢氮气氛下还原120小时使成品中镍还原度达到95%以...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐治钫，陈蓓赩，金晓晨，王志，冷庆海，黄武生，马建宏，唱贺信，樊成，蓝云飞，王军山，
申请(专利权)人：北方华锦化学工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21