一种甲烷化催化剂升温还原方法技术

本发明专利技术公开了一种甲烷化催化剂升温还原方法。用H2还原气将氧化态的甲烷化催化剂还原为单质，使其具有活性，在还原反应按升温曲线升至400℃左右，无上涨趋势情况下，向工艺气中加入含碳气体，使含碳气体与氢气发生反应放热，在提升床层温度在达到450℃时，提升床层温度A至500℃﹤A﹤600℃，时间﹤2h。所述含碳气体含有CO或/和CO2。每次加碳总量≤1%。本发明专利技术克服了本行业的传统偏见，通过稍微飞温，使催化剂的活性更好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。用H2还原气将氧化态的甲烷化催化剂还原为单质，使其具有活性，在还原反应按升温曲线升至400℃左右，无上涨趋势情况下，向工艺气中加入含碳气体，使含碳气体与氢气发生反应放热，在提升床层温度在达到450℃时，提升床层温度A至500℃﹤A﹤600℃，时间﹤2h。所述含碳气体含有CO或/和CO2。每次加碳总量≤1%。本专利技术克服了本行业的传统偏见，通过稍微飞温，使催化剂的活性更好。【专利说明】
本专利技术涉及一种甲烷化催化剂的升温还原方法，特别是涉及甲烷化催化剂氧化镍的升温还原方法。
技术介绍
在合成氨厂及制氢装置中，甲烷化是气体净化的最后步骤。合成气中少量的碳氧化物在甲烷化催化剂存在下与氢气反应，转化成易于除去的水与惰性的甲烷，以保护氨合成或加氢催化剂。甲烷化过程是一种既方便又经济的气体净化方法，在现代氨厂设计中广泛采用这一工艺。CO和CO2的甲烷化过程中伴随很多副反应，具体反应如下所示:C0+3H2 — CH4+H20Δ H°=-206KJ/mol (I)C02+4H2 — CH4+2H20Δ H°=-165kJ/mol (2)C0+H20 — H2+C02Δ H°=-41kJ/mol (3)2C0 —C 丨 +CO2AH°=-173kJ/mol(4)CH4 —C I +2?AH°=75kJ/mol(5) 目前甲烷化反应催化剂是以氧化铝及其他助剂为载体的镍系催化剂。一般都是载体上负载氧化镍，而在甲烷化过程中，活性组分是单质镍，因此在大型装置装填甲烷化催化剂后，需对甲烷化催化剂进行升温还原，升温至450°C，将氧化镍全部转化成单质镍，才可更好地进行甲烷化反应。升温还原越彻底，催化剂反应活性越高。甲烷化催化剂还原升温开始温度可控制在200~250°C。按目前的知识，按方案速度逐渐升温至450°C，可将氧化镍全部转化成单质镍，甲烷化反应进行较完全。并且都要控制其不要飞温，以免损害设备和催化剂的使用寿命。一般均使用工艺气还原，当一部分氧化镍被还原成金属镍后，在300°C系统中开始有CO2放出，便开始有甲烷化反应，因此以往还原所用气体要求一氧化碳和二氧化碳的总含量尽可能低，通常控制在C0+C02 ( 0.7%。但本企业发现控制含碳气体含量，让其稍微飞温，将床层温度A升至500°C< A < 600°C，时间< 2h，催化剂的活性更好。但不要温度更高，时间更长，否则要损害设备和催化剂的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种甲烷化催化剂的升温还原方法。依靠还原气体自身的强放热甲烷化反应放出的热量，提高床层温度，节省成本，经济实惠。，用H2还原气将氧化态的甲烷化催化剂还原为单质，使其具有活性，在还原反应按升温曲线升至400°C左右，无上涨趋势情况下，向工艺气中加入含碳气体，使含碳气体与氢气发生反应放热，在达到450°C时,提升床层温度A至500°C<A < 600°C，时间< 2h。此时催化剂活性更好，甲烷化反应进行更彻底。按目前的知识，行业内都认为升温至450°C，可将氧化镍全部转化成金属镍，甲烷化反应进行较完全，一直控制还原反应飞温在450°C温度下。本方法发现让其稍微飞温，至5000C < A < 600°C，时间< 2h，催化剂的活性更好。另过去为防止CO2在金属镍下的甲烷化反应，3000C以上就控制在C0+C02 ( 0.7%。本方法发现加入< 1%的含碳气体没有影响催化剂的活性，反而其活性更高。所述含碳气体含有CO或/和CO2。可以是脱碳净化气，含有少量CO和CO2，CO < 2 %和 CO2 < 0.3%oCO或CO2的加入，使得发生更多的甲烷化反应。方程式如下:C0+3H2 — CH4+H20Δ H°=-206KJ/mol (I)C02+4H2 — CH4+2H20Δ H°=-165kJ/mol (2)C0+H20 — H2+C02Δ H°=-41kJ/mol (3)甲烷化反应为强放热反应，依靠增加的CO、CO2的甲烷化反应放出的热量，提高床层温度至A至500°C< A < 600°C，时间< 2h。使得催化剂活性更好，甲烷化反应进行更彻。在此过程中严格控制配碳量，防止放热过多，飞温过高，降低催化剂本身和设备的使用寿命。向工艺气中配入CO或CO2,配入量要根据床层预设温度与实际温度的差值来确定，每次加碳总量为< 1%，温差较大时需要分次操作。每次加碳总量≤1%，每加入1%C0转化反应绝热升温72°C，每加入1%C02转化反应绝热升温60°C，反应炉的总升温Δ T=72 X λ +60 X 人在还原反应进行时时刻注意甲烷化炉床层温度，到500°C以上就要控制，降低含碳气体量，至切除含碳气体，并通大 量氮气降温。升温还原末期的标准是:当连续两小时甲烷化还原水≤2kg/h ；甲烷化出口微量(C0+C02)小于IOppm时，升温还原结束，转入正常生产。本专利技术依靠增加的C0、C02的甲烷化反应放出的热量提高床层温度A至500°C < A<600°C，时间< 2h，克服了本行业的传统偏见，使催化剂的活性更好。【具体实施方式】下面结合一个较佳具体实施例对本专利技术作进一步说明，以助于理解本专利技术的内容。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例，首先做好升温还原前的准备工作:确认转化工段开工氮气系统已正常运行；确认催化剂装填工作已全部结束，处于充氮保护状态；温度计、压力计、联锁等各种仪表均校验合格待用；脱碳系统运行正常。然后利用开工氮气循环回路进行升温。联系调度、转化工段，送开工氮气，氮气循环流量18000m3/h，压力0.7Pa ;调整开工氮气温度使甲烷化炉入口温度升温速率小于500C /h ;按甲烷化催化剂升温曲线升温至小于250°C。之后开始甲烷化催化剂还原。配入适量的脱碳净化气(C0〈2%和C02〈0.3%)，调节甲烷化炉入口净化气的温度，按升温 还原曲线操作。甲烷化系统升温至300°C时，系统中开始有CO2放出，最高可达4%左右。此时加大氮气循环量，待化验分析CO2 < 1%时，减少氮气循环量至正常升温时的量。调节开工氮气温度，使甲烷化炉入口温度按15°C /h升温，将床层温度升至400°C。在温度稳定在400°C左右，无上涨趋势情况下，开大旁路阀将脱碳气的浓度加大，每次加碳总量< 1%。将甲烷化炉床层温度升至450°C左右。让其稍微飞温，提升床层温度A至500°C < A < 600°C，时间< 2h。此时催化剂活性更好，甲烷化反应进行更彻底。此时要时刻注意甲烷化炉床层温度，到500°C以上就要控制，降低含碳气体量，至切除含碳气体，并通大量氮气降温，不要让床层温度达到600°C。当连续两小时甲烷化还原水(2kg/h，甲烷化出口微量(C(HCO2)小于IOppm时，升温还原结束，转入正常生产。本专利技术克服了本行业的传统偏见，通过稍微飞温，使催化剂的活性更好。用催化剂活性检测装置测试甲烷化反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲烷化催化剂升温还原方法，用H2还原气将氧化态的甲烷化催化剂还原为单质，使其具有活性，其特征在于：在床层温度按升温曲线升至400℃左右，无上涨趋势情况下，向工艺气中加入含碳气体，使含碳气体与氢气发生反应放热，在达到450℃时，提升床层温度A至500℃﹤A﹤600℃，时间﹤2h。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许云波，杨典明，李文静，王灵翼，
申请(专利权)人：四川蜀泰化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：