一种焦炉煤气氨分解催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种焦炉煤气氨分解催化剂，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成。本发明专利技术还提供了一种制备该焦炉煤气氨分解催化剂的方法。本发明专利技术简单、高效，通过本发明专利技术制备得到的氨分解催化剂转化活性大于99.5％，具有良好的高温活性及稳定性，适用于焦炉煤气中氨催化分解反应过程。

Coke oven gas ammonia decomposition catalyst and preparation method thereof

The invention provides an ammonia decomposition catalyst for coke oven gas, which consists of a carrier and an active component loaded on a carrier. The carrier is a magnesia alumina spinel, consisting of alumina, Magnesium Oxide and rare earth oxides. The active component is composed of nickel oxide and molybdenum oxide. The invention also provides a method for preparing the ammonia decomposition catalyst of the coke oven gas. The invention is simple and efficient. The ammonia decomposition catalyst obtained by this invention has more activity than 99.5%, has good high temperature activity and stability, and is suitable for the catalytic decomposition process of ammonia in coke oven gas.

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉煤气氨分解催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种焦炉煤气氨分解催化剂及其制备方法。
技术介绍
焦炉煤气是煤高温裂解生产焦炭过程中产生的副产物，主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等，还含有苯、萘、硫化物以及氨等多种杂质，其中氨的体积含量为0.2％～0.3％。煤气中氨的存在，不仅会对设备、管道等造成一定的腐蚀，而且不完全燃烧时产生的NOx还会引起臭氧层的破坏。因此脱除煤气中的氨，对保护生态环境具有重要的意义。焦炉煤气中的氨分解反应是在催化剂的作用下，氨分解成N2和H2的过程。NH3→1/2N2+3/2H2(ΔH0＝47.3KJ/mol)氨分解是一个吸热反应，提高温度有利于反应进行。典型的焦炉煤气氨分解反应在1000～1200℃范围内操作，这就要求氨分解催化剂具有良好的高温活性和结构稳定性。目前工业上广泛使用的氨分解催化剂是以Ru、Rh、Fe、Ni、Mo、Ti等为活性组分，负载于Al2O3或MgO载体上。如专利U.S.Patent5,188,811介绍了一种由Mo和Ti制备的煤气氨分解催化剂，在700～900℃反应温度下，催化剂可将煤气中的少量NH3分解成N2和H2。我国对氨分解催化剂已有研究开发，如中国专利CN1141214A中以氧化镁为载体，镍为活性组分，通过浸渍法制备的球型催化剂，可满足1300℃的高温使用要求，但是球型催化剂床层孔隙率小，不耐冲刷，造成催化剂床层阻力增大，影响正常生产。中国专利CN1245737A叙述了一种氨分解催化剂，以钼、镍为活性组分，负载于Al2O3载体上，在750℃时NH3的转化率大于99.8％；专利102188977A公开了一种氨分解催化剂及制备方法，以氧化镁为载体，通过浸渍活性组分镍而制得蜂窝型催化剂，催化剂使用温度为1300℃，但催化剂需要多次、循环浸渍，制备工艺繁复。尽管国内已有不同方法制备的氨分解催化剂的技术指导，但这些催化剂在高温条件下仍然存在载体结构不牢固，耐热性能差；活性组分分布不均匀，催化剂活性下降快，造成氨分解催化剂使用寿命短。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种焦炉煤气氨分解催化剂，该氨分解催化剂具有良好的高温活性及结构稳定性，延长了催化剂的使用周期，特别适用于焦炉煤气中的氨催化分解反应过程。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述稀土氧化物为氧化镧和/或氧化铈，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝35％～70％，氧化镁5％～29％，稀土氧化物2.8％～30％，氧化镍1％～25％，氧化钼0.5％～10％。上述的一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝45％～65％，氧化镁12％～25％，稀土氧化物6％～20％，氧化镍5％～20％，氧化钼1％～6％。另外，本专利技术还提供了一种制备上述焦炉煤气氨分解催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将氧化铝加水配制成悬浊液，再将稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中反应1h～4h，得到铝溶胶；所述稀硝酸溶液的质量浓度为0.01mol/L～0.8mol/L；步骤二、将硝酸镁和稀土硝酸盐溶于去离子水中配制成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.2g/mL～0.7g/mL，稀土硝酸盐的质量浓度为0.05g/mL～0.5g/mL；步骤三、将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合反应1h～6h，得到反应物；步骤四、将步骤三中所述反应物在温度为110℃～140℃的条件下干燥后粉碎，得到粉体，然后向所述粉体中加入硬脂酸盐和去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到粒度为-40目～+80目的粒子，之后将所述粒子压制成圆柱型颗粒，在温度为450℃～900℃的条件下焙烧1h～6h后，得到载体；步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后将步骤四中所述载体浸入所述镍钼混合溶液中，在温度为60℃～80℃的条件下浸渍6h～10h，之后将浸渍后的载体在温度为450℃～800℃的条件下焙烧1h～6h，得到焦炉煤气氨分解催化剂。上述的方法，其特征在于，步骤一中所述氧化铝以γ-Al2O3粉或/和拟薄水铝石的形式加入。上述的方法，其特征在于，步骤二中所述稀土硝酸盐为硝酸镧和/或硝酸铈。上述的方法，其特征在于，步骤四中所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％～25％，所述硬脂酸盐的加入量为所述粉体质量的1％～5％。上述的方法，其特征在于，步骤四中所述硬脂酸盐为硬脂酸镁或硬脂酸钙。上述的方法，其特征在于，步骤五中所述镍盐为硝酸镍，所述钼酸盐为七钼酸铵。上述的方法，其特征在于，步骤五中所述镍钼混合溶液的质量浓度为0.2g/mL～0.6g/mL，镍与钼的质量比为(2～10):1。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备方法简单、高效，制备的焦炉煤气氨分解催化剂能够满足操作温度1000℃～1300℃的氨分解过程。本专利技术较同类催化剂的优点是，以制备的镁铝尖晶石为载体，在1000℃～1300℃操作温度下，载体结构稳固，提高了催化剂的耐冲刷和耐高温烧结性能；通过添加稀土元素对载体进行改性，使得活性组分与载体的结合更紧密，分布更均匀，在高温使用条件下有效抑制了活性组分晶型的改变，提高了催化剂的高温活性和稳定性，在使用周期内能保证氨分解率大于99.5％。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。附图说明图1为本专利技术实施例1至7焦炉煤气氨分解催化剂的活性测试工艺流程图。图2为本专利技术实施例3焦炉煤气氨分解催化剂在耐热稳定实验前、后的XRD图。图3为本专利技术实施例3焦炉煤气氨分解催化剂在耐热稳定实验前的SEM图。图4是本专利技术实施例3焦炉煤气氨分解催化剂在耐热稳定实验后的SEM图。附图标记说明：1—煤气钢瓶；2—H2气钢瓶；3—NH3气钢瓶；4—减压阀；5—转子流量计；6—混合罐；7—反应器；8—催化剂；9—冷凝器；10—湿式气体流量计；11—放空；12—色谱。具体实施方式实施例1本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。本实施例氨分解催化剂各组分的质量百分比分别为：Al2O350.6％，MgO17.2％，La2O37.6％，NiO18.6％，MoO36％。本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：1)催化剂载体的制备：步骤一、将50.6gγ-Al2O3粉加水配成悬浊液，再将25mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中，在温度为80℃条件下回流反应1h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化铝质量的0.62％；步骤二、将110.26g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)和20.2g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)溶于80mL去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.52g/mL，所述混合溶液中稀土硝酸盐的质量浓度为0.09g/mL；步骤三、在搅拌的速率为80r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述稀土氧化物为氧化镧和/或氧化铈，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝35％～70％，氧化镁5％～29％，稀土氧化物2.8％～30％，氧化镍1％～25％，氧化钼0.5％～10％。

【技术特征摘要】
1.一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述稀土氧化物为氧化镧和/或氧化铈，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝35％～70％，氧化镁5％～29％，稀土氧化物2.8％～30％，氧化镍1％～25％，氧化钼0.5％～10％。2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝45％～65％，氧化镁12％～25％，稀土氧化物6％～20％，氧化镍5％～20％，氧化钼1％～6％。3.一种制备如权利要求1或2所述焦炉煤气氨分解催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将氧化铝加水配制成悬浊液，然后将稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中反应1h～4h，得到铝溶胶；所述稀硝酸溶液的质量浓度为0.01mol/L～0.8mol/L；步骤二、将硝酸镁和稀土硝酸盐溶于去离子水中配制成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.2g/mL～0.7g/mL，稀土硝酸盐的质量浓度为0.05g/mL～0.5g/mL；步骤三、将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合反应1h～6h，得到反应物；步骤四、将步骤三中所述反应物在温度为110℃～14...

【专利技术属性】
技术研发人员：高维恒，周晓奇，齐小峰，吴志涛，李军，吴鹏，黄彦琦，
申请(专利权)人：西安元创化工科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61