[发明专利]一种部分氧化转化催化剂保护剂及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种部分氧化转化催化剂保护剂及其应用。属于催化领域，具体是催化剂保护领域。

背景技术：

以炼厂干气、天燃气、轻油类为原料的制氢或制合成氨合成气装置主要有蒸汽转化法和部分氧化法。蒸汽转化法的原理是：烃类等原料经净化后和蒸汽一起进入加热的蒸汽转化炉，发生如下反应（以CH₄为例）：

CH₄+H₂O→CO+3H₂-Q

CO+H₂O→CO₂+H₂+Q

反应由外部供热；而部份氧化法实际上在同一个转化炉内同时进行烃类的氧化反应和转化反应，从而把放热反应和吸热反应结合起来，以保持所需的反应温度，故也称自热转化法。原理是：烃类等原料经净化后与富氧空气、水蒸汽在均匀混合后以一定的流速进入催化剂床层，进行如下化学反应（以CH₄为例）：

部分氧化反应：

CH₄+1/2O₂→CO+2H₂+Q

CH₄+2O₂→2CO₂+2H₂O+Q

转化反应：

CH₄+H₂O→CO+3H₂-Q

CH₄+CO₂→2CO₂+2H₂-Q

变换反应：

CO+H₂O→CO₂+H₂+Q

由于自热式转化炉的型式不同部分氧化法又分两种，一种是氧化区无燃烧空间，一种是氧化区有燃烧空间。氧化区有燃烧空间的原料选择性差，目前只适用于天燃气做原料，而氧化区无燃烧空间还可以使用炼厂干气和轻油类。

无燃烧空间自热式转化炉虽然原料适应性强，但是氧化区的“环境”恶劣（入该炉的可燃混合气体是经炉头内的嗽叭喷管以8～12m/s的速度喷內炉內，同时发生不完全燃烧、裂解、转化等多种反应，该区纵深500～800mm,温度变化范围为200～1200℃）。当以干气及轻油类为原料时，烃类在此区内发生不完全燃烧和裂解并析碳，为了保护下层转化催化剂，要求在析碳同时进行消碳反应（即发生转化反应C+H₂O=CO+H₂），以保证碳的动态平衡。因此，该区的转化催化剂性能必须具备耐高温、耐冲磨、能烧炭和一定的转化活性等特点，我们习惯于将此区域內所装催化剂命名为转化催化剂保护剂——简称为转化保护剂。国内专利CN101574669（一种催化剂保护剂及其制备方法）中保护剂主要用于炼油加氢工艺中，不能满足有燃烧空间自热式转化活性的要求；国内专利CN1240758（烃类部分氧化转化催化剂）可应用于750℃以上的部分氧化转化炉，并在炼厂干气中试中取得了较好的应用，但是无法满足炼厂干气配轻石脑油或轻石脑油类的有燃烧空间自热式转化炉，特别是炼厂干气成分变化大时（氧化区温度变化大）。

有关针对转化催化剂强度的资料，如国内专利CN1240758报导国内外的催化剂Z102（齐鲁催化剂厂生产）、CN-2（西南化工研究院生产）、RKS-1（丹麦托普索公司生产）侧压强度分别为400、450、450N/颗，以及专利CN1240758A中的催化剂侧压强度为1000N/颗；国内标准HG2273[1].3-1992-T（天然气二段转化热保护剂）中Z205型天然气二段转化热保护剂侧压强度为400N/颗。普遍存在的问题是强度不高。

综上所述，为满足工业的发展需要，迫切需要一种高强度、适合于有燃烧空间自热式转化炉造气工业的催化剂保护剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械强度高、抗热冲击性能好和较好催化转化活性的部分氧化转化催化剂保护剂。

本发明的另一个目的在于提供一种部分氧化转化催化剂保护剂在有燃烧空间的炼厂干气、天燃气或轻油类及其它们的组合为原料进行的部分氧化转化工艺中的应用。

本发明提供了一种部分氧化转化催化剂保护剂，质量百分比组份包括：

所述催化剂保护剂包括质量含量不大于3%氧化钙和/或质量含量不大于0.5%的氧化钡；优选为质量含量0.1~0.3%氧化钙和/或质量含量0.1~0.5%的氧化钡。