一种气态烃预转化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种气态烃预转化催化剂，它是以氧化镍为活性组分，γ-Al2O3为载体，La2O3为助剂,铝酸钙水泥为粘接剂的沉淀型催化剂。该气态烃予转化催化剂通过碱土金属与活性组分氧化镍及其γ-Al2O3载体的结合，使其结构稳定，从而具有良好的热稳定性，其低温转化活性高，同时还具有较强的抗碳性能。顺利地解决了催化剂在气态烃预转化过程中的低温转化性能及抗析碳性能的矛盾。本发明专利技术还公开了一种上述催化剂的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种气态烃预转化催化剂，它是以氧化镍为活性组分，γ-Al2O3为载体，La2O3为助剂,铝酸钙水泥为粘接剂的沉淀型催化剂。该气态烃予转化催化剂通过碱土金属与活性组分氧化镍及其γ-Al2O3载体的结合，使其结构稳定，从而具有良好的热稳定性，其低温转化活性高，同时还具有较强的抗碳性能。顺利地解决了催化剂在气态烃预转化过程中的低温转化性能及抗析碳性能的矛盾。本专利技术还公开了一种上述催化剂的制备方法。【专利说明】
本专利技术属于烃类转化催化剂
，特别涉及一种气态烃预转化制氢、合成氨、 甲醇合成气、城市煤气等用途的催化剂及其制备方法。 技术背景 在上世纪二十年代开发了甲烷蒸汽转化工艺，人们建立了一段蒸汽转化炉的基本 构型。三十年代又对一段蒸汽转化工艺作了重大改进，取得了转化炉设计的基础数据，并有 效地改进了催化剂的组成。该技术奠定了世界各地以烃类为原料的制氢、合成氨、甲醇合成 气、城市煤气工业的基础。 由于工艺技术和催化剂组成的改进，工艺的效率显著提高，当今最先进和最高效 的装置仍依赖于传统的一段转化炉。然而，转化反应是吸热反应，要求向工艺气流传递大量 的热量，一段炉的工艺热效率很少能大于50%，并且一段炉的燃料消耗占整个合成氨装置能 量消耗的1/3以上，工厂的氨产量往往受到一段炉负荷的限制。由此可见，在一段炉上下工 夫节能是有意义和有效果的。比如ICI的AMV流程、Braun流程，这类现代化设计的流程就 是将部分一段炉负荷移到二段炉。而对于传统的一段转化炉，则采用另一途径即将一段炉 的负荷前移到传统的一段转化炉体外一一亦是预转化炉内，并采用一种高活性催化剂先 期对烃类进行预转化，在此在进口温度480°C，出口温度430°C下进行绝热转化，将进口气 体中的CH 4降至约80%以下，随后用低位热能把工艺气体预热到转化炉入口温度。这是一 种用低位热能替代一段炉所需高位热能的有效办法，它改进了一段炉的辐射效率，最终可 取得即增加产量又可降低操作成本的效果。 由于采用预转化工艺有以上优点，此工艺成为新建合成氨、制氢装置及传统装置 改造首选的工艺流程，要使该工艺实现的关键是要开发出一种低温高活性的预转化催化 剂，催化剂的性能直接关系到预转化的节能效果。
技术实现思路
针对上述问题，西南化工研宄设计院为适应合成氨工业及制氢工业的发展，针对 合成氨一段蒸汽转化工艺的现状，研宄出了具有低温高活性、抗毒物、抗炭性等多重功能的 气态烃预转化催化剂。本专利技术的主要目的是提供一种具有良好的低温转化活性，抗毒性，同 时还具有较强的抗析碳能力的气态烃予转化催化剂。该催化剂可用于气态烃预转化制氢、 合成氨、甲醇合成气、城市煤气等工艺中。 本专利技术通过以下技术方案来实现： 一种气态烃预转化催化剂，它是以氧化镍（NiO)为活性组分，Y-Al2O3为载体，La 2O3为 助剂，铝酸钙水泥为粘接剂的沉淀型催化剂。所述催化剂为粘结成型的沉淀型催化剂，采 用粉末物料进行混合粘结成型，无需进行高温烧结(现有催化剂大多通过l〇〇〇°C以上的高 温烧结成型)，所得的具有低温高活性；另外，原料中的杂质硫主要为无机硫，低温下即易挥 发，使催化剂具有良好的抗毒物；通过添加 La2O3为助剂与所述铝酸钙水泥的钙相配合可以 有效提高催化剂的抗炭性。 作为可选方式，在上述的催化剂中，以下述各氧化物计，各组分重量份组成为： NiO 20份?30份， Al2O3 40 份?50 份， CaO 4份?8份， La2O3 1份?3份。 进一步的，所述催化剂组成中还含有： 润滑剂 1份?3份， 水 2份?6份， 所述的润滑剂选自石墨、石蜡、硬脂酸盐中的任意一种或多种。 除上述重量份配比的组分外，还可能从催化剂的原料及制备过程中带入少量的 Si02、Fe203、K2O等杂质组分到催化剂成品中，其在本专利技术催化剂中的含量也为微量，如以 重量百分含量计（以NiO、A1 203、CaO、La2O3及各杂质组分之和为100%计)，SiO 2S 0. 2%、 Fe2O3彡 0· 3%、K 20 彡 0· 10% 等。 作为可选方式，在上述的催化剂中，所述的铝酸钙水泥的质量百分比组成为=Al2O 3 :75 (w%)?78 (w%) ; CaO :20 (w%)?24 (w%) ; Si02 :0 (w%)?2 (w%)，细度：95 (w%)? (98w%)能通过200目筛网。 本专利技术还提供了一种制备上述催化剂的方法： 将镍、铝、镧的可溶性盐溶液充分混合后加入沉淀剂进行沉淀反应，分离、洗涤所得沉 淀；对所得沉淀物进行干燥，然后在400°C?550°C下煅烧3小时?4小时，然后对所得物 料进行粉碎，得到催化剂半成品，再将催化剂半成品与铝酸钙水泥及其余原料进行混合、造 粒、成型、养护、干燥即得催化剂成品。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述可溶性盐溶液为硝酸盐溶液，采用硝酸盐 原料易得，溶解性好易于将各组分混合均匀，且通过后续的煅烧处理容易分解，无残留。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述沉淀剂为1(20)3溶液。采用碳酸盐作为沉 淀剂有利于沉淀反应的进行，且容易通过后期的煅烧处理分解。采用Na 2CO3作为沉淀剂也 可以成功的制备本专利技术所述的沉淀剂，实验发现该沉淀剂中的钠离子不易出尽，在使用过 程中钠离子溶液析出并在催化剂表面形成保护层从而降低催化剂的活性和使用寿命。而采 用1( 20)3溶液作为沉淀剂则可以避免这一问题，且形成的沉淀物颗粒均匀、大小适中容易进 行分离和洗涤。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述沉淀反应还包括在70~90°C的温度条件下 静止熟化2小时?3小时。通过静置熟化更有利于沉淀生成物的晶体充分形成。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述造粒，是将混合均匀的物料制成成直径为 0. 5mm?I. 5mm的粒子。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述成型，是将造粒后的物料制成优化四孔 状：0 1 2mmXH 5mmX Φ 2. 5mm_4孔或圆环状：0 10mmXH 5mmX Φ 4mm。制备成这两种形 状的催化剂在使用过程中既有利于反应气流的流动，更有利于增加反应气体在催化剂表面 上的接触面积。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述养护，是将成型后的催化剂在空气中用去 离子水每间隔10分钟?20分钟喷洒一次，养护72小时?120小时。 作为可选方式，在上述制备方法中，所述干燥，是将养护后的催化剂在干燥设备 中，在150°C?250°C干燥2小时?6小时，催化剂中物理水含量按质量百分比计为2%? 4% 〇 作为可选方式，上述制备方法主要包括下述步骤： (1) 、准备反应物原料： a、 硝酸镍溶液、硝酸铝溶液和硝酸镧溶液的配制：取硝酸镍、硝酸铝和硝酸镧，分别加 入到去离子水中溶解，配制成含氧化镍35g/l?45g/l的硝酸镍溶液、含氧化铝50g/l? 60g/l的硝酸铝溶液和含氧化镧25g/l?35g/l的硝酸镧溶液，待用； b、 K2CO3溶液的配制：取中和沉淀硝酸镍和硝酸铝所需量的固体K 2C03，加入到去离子水 中溶解，制成含氧化钾l〇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气态烃预转化催化剂，其特征在于：所述催化剂是以氧化镍为活性组分，γ‑Al2O3为载体，La2O3为助剂, 铝酸钙水泥为粘接剂的沉淀型催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉富，颜智，赵丹，李启强，蒙高碧，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51