一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂、其合成方法、其成型方法及其应用技术

本发明专利技术属于烃类蒸汽转化技术领域，具体涉及一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂、其合成方法、其成型方法及其应用。该催化剂包括活性成分NiO、辅助活性成分、改性剂以及载体。催化剂活性组分的负载为共沉淀法或浸渍法。成型方法包括粘结剂和润滑剂的添加及压制成型等。本方法所提供的技术方案的优点有：采用共沉淀法和浸渍法制备含镍量少而又耐高温的催化剂；制备的Ni基催化剂颗粒尺寸小，活性组分合理分散，表面积高，孔容大，平均孔径小，强度高；催化剂结构合理，空隙率大；催化剂强度高，抗冲击性能好；制备的Ni基催化剂抗积碳能力更强，活性和稳定性更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于烃类蒸汽转化
，具体涉及一种烃类蒸汽转化过程异型催化 剂、其合成方法、其成型方法及其应用。
技术介绍
烃类蒸汽转化催化剂在工业装置上应用已有约八十年历史，近年来，随着制合成 氨。制氢装置的大型化，以及转化工艺的不断开发与节能降耗技术的广泛应用，进而对转化 催化剂的活性高低。强度的稳定与否。压力降的高低。传热性能的好坏这些性能的要求越 来越高，并已成为催化剂科学的一项重要课题.就现时一段蒸汽转化过程来说，仍然是以 拉西环状的催化剂为主，这类形状的催化剂已不能适应现在转化技术的发展.而甲烷水蒸 汽转化的催化反应受内扩散的控制，催化剂外表面有效反应层厚度为〇. 04毫米左右，表观 反应活性随催化剂外表面的增加而显著提高，而国外不但对催化剂的制备方法和组份进行 着大量的研究，而且对催化剂形状的研究也十分重视，大量的研究结果表明：增大催化剂几 何外表面积收获的效益是很明显的，在这方面，据UCI公司的研究成果表明，提高了几何外 表面积的催化剂，不但改进了催化剂的热传导性，而且增加了活性组份的表面，进一步改善 了气体向催化剂活性中心的扩散条件，从而催化剂的宏观活性得到提高.为此，近年以来， 国外许多国家开始了异型催化剂的研究与开发，如俄罗斯的宝塔状。美国的车轮状。多瓣 状。法国的圆柱带沟槽状等，这些不同形状的异型催化剂，有选择性的用在不同化工过程 中，发挥了自己独特的优势，由于异型催化剂具有合理的外形。几何外表面大，空隙率亦大 等优势，所以在烃类蒸汽转化的工艺中由异型催化剂代替拉西环形催化剂这是未来发展趋 势。 众所周知，在特定的操作条件下，烃类在催化剂的蒸汽转化反应速度很快，且受内 扩散的控制，在催化剂上的反应深度一般约为〇. 04毫米，因此催化剂的活性与它的几何外 表面积密切相关，或者说催化剂的颗粒大小对催化剂的表观活性有着显著的影响.现今， 在研究提高催化剂几何外表面的作法有二：一是减小颗粒尺寸，这样虽然可以提高催化剂 几何外表面，增加了表观活性，但在运转过程中压力降亦随之增加；二是采用异型催化剂， 由于异型催化剂具有合理的外形，几何外表面大，孔隙率大等优势，因而具有更高的表观活 性.自从1979年，美国密西西比化学工厂（Mississippichemical)第一家装填使用高几何 表面催化剂以来，使用效果显著，产量大幅增加。于是，世界上研究和开发异型催化剂的公 司和厂家愈来愈多，如UC I公司的7筋车轮状催化剂C11-9-09、托普索公司的带7孔圆柱 状的 RK-67-7H、RK-68-7H 和 RK-69-7H 催化剂、ICI 公司带 4 孔圆柱状的 25-4、57-4、46-3、 46-4、46-6和46-8等异型催化剂。工业应用表明，这些异形催化剂均显示出优良性能，成 为制氢装置扩能降耗的有效措施之一。在我国以气态烃为原料制合成气的工厂，近来也广 泛在使用异型催化剂，但开始都是使用的国外的异型催化剂，为了异型催化剂的国产化，我 国的催化剂同行们也开始了异型催化剂的研究。也在催化剂的外形上下了很大功夫，逐步 开发出了包括车轮形。多孔花板型。带沟槽状的圆柱体。三叶草等形状异型催化剂，但异 形催化剂多半是采用挤制成型的，如欧洲化学品公司的RC401，法国APC公司的RGSC. MG3C。 我国的五筋车轮形Z110Y，七筋车轮形Z109Y等催化剂，为了研制出更高几何表面的异型催 化剂，克服挤制型催化剂的缺点，吸取国外压制型异型催化剂的优点，适应我国的转化工艺 的实际情况，我们结合国内生产催化剂工艺的特点，研发了压制型代替了挤制型异型催化 剂，开发出新工艺自主研制的多种形状的异型催化剂，满足了国内各种流程制合成气厂的 需要，压制成型的多孔蜂窝煤状的异形催化剂可以运用在全国的大、中、小型合成氨的一、 二段转化炉中，为国家的化肥工业做出突破性的贡献。
技术实现思路
本专利技术针对在烃类蒸汽转化过程而提供异型催化剂的制备和应用技术。 为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂。 -种烃类蒸汽转化过程异型催化剂，其特征在于，包括以下质量百分含量的各个 组份：6~15 %的活性成分NiO, 10~40 %的助活性剂，0. 5~1%的成型助剂，以及50~ 80 %的载体。 具体的，所述助活性剂选自MgO、Ce02、Cr20 3、CaO、Na20、Li2O或BaO中的任意一种 或多种的混合； 所述成型助剂为粘结剂和润滑剂； 所述载体选自A1203、SiO2、尖晶石、方镁石或分子筛中的任意一种或多种的混合。 进一步的，所述载体还包括粘结剂和润滑剂。 具体的，所述粘结剂选自陶土、粘土、水泥、拟薄水铝石、稀硝酸溶液或水中的任意 一种或多种的混合。 具体的，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸的碱金属盐、硬脂酸的碱土金属盐、硬脂 酸的稀土金属盐、棕搁酸、棕搁酸的碱金属盐、棕搁酸的碱土金属盐、棕搁酸的稀土金属盐、 滑石粉、石墨、7K、碳黑、甘油醋、三甘油醋、石蜡油或全氟聚醚中的任意一种或多种的混合。 为解决上述技术问题，本专利技术还提供了上述烃类蒸汽转化过程异型催化剂的合成 方法，该合成方法体现了催化剂活性组分的负载工艺。 -种烃类蒸汽转化过程异型催化剂的合成方法，该方法通过共沉淀法或浸渍法实 现。 沉淀法包括如下步骤： 1)以Al2O3为载体、以辅助活性金属的氧化物为助催化剂、以碱金属的碳酸盐或 氢氧化物为沉淀剂、以Ni的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、醋酸盐等为含活性组分化合物以及以 辅助活性金属的硝酸盐为助剂，将各物质在同一反应器中进行沉淀反应，温度控制在60~ 80°C，而pH值调节在8~9范围内，使Ni0)3与载体同时沉淀，达到负载量。 此处，负载量=主催化剂的重量/(主催化剂+载体）X 100%，主催化剂的重量以 NiO计，具体指标根据设计要求确定。 2)将步骤1)得到的共沉淀依次洗涤、过滤、干燥、焙烧，得到以NiO含量重量比计 活性组份镍含量为6~15%的烃类蒸汽转化过程异型催化剂。 具体的，辅助活性金属选自Mg、Ce、Cr、Ca、Na、Li或Ba中的任意一种或多种的混 合。 具体的，碱金属为Na或K。 具体的，焙烧温度为500~900°C。 沉淀法中，载体的晶体颗粒粒度小于100微米。 浸渍法包括如下步骤： 1)将载体和作为助剂的辅助活性金属的氧化物采用等体积浸泡法浸泡于浸渍液 中，其中，浸渍液为Ni的硝酸盐或Ni的其他水溶性盐，比如醋酸盐等）与辅助活性金属的 硝酸盐的混合溶液，浸渍液中Ni的硝酸盐的摩尔浓度为1~2. 5mol/L，Ni与辅助活性金属 的物质的量之比为1~30,进行浸渍（优选的，温度为85~90°C，时间为半个小时），再将 浸渍好的载体经煅烧炉于530~550°C分解2~3小时，即完成第一次浸渍分解。 2)重复步骤1)三到五次。 3)烘干，焙烧，得到以NiO含量的重量比计活性组份镍含量为6~15 %的烃类蒸 汽转化过程异型催化剂。 具体的，载体选自A1203、SiO2、尖晶石、方镁石或分子筛中的任意一种或多种的混 合，载体的晶体颗粒粒度小于100微米。 具体的，辅助活性金属选自Mg、Ce、Cr、Ca、Na、Li或Ba中的任意一种或多种的混 合。 具体的，焙烧温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂，其特征在于，包括以下质量百分含量的各个组份：6～15％的活性成分NiO，10～40％的助活性剂，0.5～5％的成型助剂，以及50～80％的载体，其中：所述助活性剂选自MgO、CeO2、Cr2O3、CaO、Na2O、Li2O或BaO中的任意一种或多种的混合；所述成型助剂包括粘结剂和润滑剂；所述载体选自Al2O3、SiO2、尖晶石、方镁石或分子筛中的任意一种或多种的混合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马尚，周玉新，马大国，金放，江本武，
申请(专利权)人：湖北荟煌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42