[发明专利]一种用于气基直接还原铁的烃类重整催化剂和制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种烃类重整催化剂及其制备方法,具体地说，是一种用于气基直接还原铁的烃类重整催化剂和制备方法。

背景技术

气基直接还原连续铁（gas-based directreduction iron making）是用还原气体作还原剂还原铁矿石的方法。第一个有工业生产意义的气基直接还原法是1920年在瑞典建立的维伯尔直接还原法(WibergProcess)。虽然这种方法没有大规模发展起来，但是却为以后的竖炉直接还原法奠定了理论和工艺基础。50年代同时起步开发的固定床法和流态化法，后来的发展出人意料，技术先进的流态化法历经艰难，始终未形成成熟的工业生产，而工艺落后的固定床法却发展成为生产力居第2位的直接还原法。60年代开发的以米德莱克斯(Midrex)法为代表的竖炉直接还原法，使用天然气为一次能源，适应了当时石油工业大发展形势，得以迅速发展。并由于技术先进而历经两次石油危机的考验，持续发展成为最重要的直接还原法。

直接还原炼铁是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。而以Midrex和HYL-Ⅲ为代表的气基竖炉工艺是最主要的直接还原铁生产工艺。因直接还原炼铁工艺的优质、低耗、低污染等诸多优点，在国内炼铁领域逐步的开始推广开来。直接还原法中使用的气体还原剂是CO和H₂，CH₄由于析碳特性而不能直接应用，需要重整。

气基直接还原铁工艺中还原气制备和还原竖炉是其主要构成部分，还原气的制备核心在于重整炉，而重整炉的核心是烃类重整催化剂。现国外有德国南方、UniCat等烃类重整催化剂，而国内现没有自主知识产权的用于该工艺的烃类重整催化剂。该工艺的原料气为天然气或焦炉煤气，进入重整炉的气体为新鲜原料气与还原竖炉返回后的混合气，重整炉的典型气体组成如下表1：

表1 重整炉典型气体组成

从上反应原理及进出口气体可以看出：原料气水碳比较一般蒸汽转化低很多，结碳倾向大，主要发生甲烷与二氧化碳的重整反应，且出口温度较一般重整转化炉更高。现有技术的烃类重整催化剂的活性、热稳定性、抗碳性等不是很好，转化率也不高。

专利CN 102481552A公开了一种烃类气体重整催化剂、其制造方法及合成气体的制造方法，该专利提供可抑制碳析出、且使烃类的原料气体和二氧化碳、水蒸汽、氧气等反应，高效地生成氢气和一氧化碳的烃类气体重整催化剂、其制造方法及使用所制得的烃类气体重整催化剂的合成气体的制造方法。经在NiO 的存在下对含有Sr 的原料、和含有Ti 及/ 或Zr 的原料进行热处理，合成作为固溶有Ni 的钙钛矿化合物的Ni-SrTiO3固溶体及/ 或Ni-SrZrO3固溶体的工序制造烃类气体重整催化剂。使用SrCO3作为Sr 原料、TiO 2作为Ti 原料、ZrO2作为Zr 原料。对上述烃类气体重整催化剂进行还原处理，得到含有金属Ni、和SrTiO3及/或SrZrO3作为主成分的经还原处理的催化剂。该专利的烃类气体重整催化剂制作过程复杂，且不能用于气基直接还原铁。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种用于气基直接还原铁的烃类重整催化剂，该催化剂具有转化率高、强度高、活性好、热稳定性好、抗碳性佳等特点。

本发明的另一个目的是提供一种上述气基直接还原铁烃类重整催化剂的制备方法，制备过程简单。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

   一种用于气基直接还原铁的烃类重整催化剂,其特征在于：所述催化剂包括主要活性组分、主要抗积碳剂、主要助剂、促进剂和粘结剂。

作为优选，所述活性组分为镍，所述活性组分镍以NiO形式存在；所述主要抗积碳剂为硅铝酸钾复盐；所述主要助剂为MgO和CaO；所述促进剂为稀土元素La或Ce；所述粘结剂为纯铝酸钙水泥。

进一步优选的，按质量百分比计算，所述催化剂中：

 以NiO形式计，NiO的含量为  2%～30%，

以Al₂O₃形式计，Al₂O₃的含量为 5%～70%，

以K₂O形式计，K₂O的含量为  1%～20%，

以CaO形式计，CaO的含量为  3%～30%，

以MgO形式计，MgO的含量为  3%～30%，