[发明专利]一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂、其合成方法、其成型方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于烃类蒸汽转化技术领域，具体涉及一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂、其合成方法、其成型方法及其应用。

背景技术

烃类蒸汽转化催化剂在工业装置上应用已有约八十年历史，近年来，随着制合成氨。制氢装置的大型化，以及转化工艺的不断开发与节能降耗技术的广泛应用，进而对转化催化剂的活性高低。强度的稳定与否。压力降的高低。传热性能的好坏这些性能的要求越来越高，并已成为催化剂科学的一项重要课题.就现时一段蒸汽转化过程来说，仍然是以拉西环状的催化剂为主，这类形状的催化剂已不能适应现在转化技术的发展.而甲烷水蒸汽转化的催化反应受内扩散的控制，催化剂外表面有效反应层厚度为0.04毫米左右，表观反应活性随催化剂外表面的增加而显著提高，而国外不但对催化剂的制备方法和组份进行着大量的研究，而且对催化剂形状的研究也十分重视，大量的研究结果表明：增大催化剂几何外表面积收获的效益是很明显的，在这方面，据UCI公司的研究成果表明，提高了几何外表面积的催化剂，不但改进了催化剂的热传导性，而且增加了活性组份的表面，进一步改善了气体向催化剂活性中心的扩散条件，从而催化剂的宏观活性得到提高.为此，近年以来，国外许多国家开始了异型催化剂的研究与开发，如俄罗斯的宝塔状。美国的车轮状。多瓣状。法国的圆柱带沟槽状等，这些不同形状的异型催化剂，有选择性的用在不同化工过程中，发挥了自己独特的优势，由于异型催化剂具有合理的外形。几何外表面大，空隙率亦大等优势，所以在烃类蒸汽转化的工艺中由异型催化剂代替拉西环形催化剂这是未来发展趋势。

众所周知，在特定的操作条件下，烃类在催化剂的蒸汽转化反应速度很快，且受内扩散的控制，在催化剂上的反应深度一般约为0.04毫米，因此催化剂的活性与它的几何外表面积密切相关，或者说催化剂的颗粒大小对催化剂的表观活性有着显著的影响.现今，在研究提高催化剂几何外表面的作法有二:一是减小颗粒尺寸，这样虽然可以提高催化剂几何外表面，增加了表观活性，但在运转过程中压力降亦随之增加；二是采用异型催化剂，由于异型催化剂具有合理的外形，几何外表面大，孔隙率大等优势，因而具有更高的表观活性.自从1979年，美国密西西比化学工厂(Mississippichemical)第一家装填使用高几何表面催化剂以来，使用效果显著，产量大幅增加。于是，世界上研究和开发异型催化剂的公司和厂家愈来愈多，如UCI公司的7筋车轮状催化剂C11-9-09、托普索公司的带7孔圆柱状的RK-67-7H、RK-68-7H和RK-69-7H催化剂、ICI公司带4孔圆柱状的25-4、57-4、46-3、46-4、46-6和46-8等异型催化剂。工业应用表明,这些异形催化剂均显示出优良性能,成为制氢装置扩能降耗的有效措施之一。在我国以气态烃为原料制合成气的工厂，近来也广泛在使用异型催化剂，但开始都是使用的国外的异型催化剂，为了异型催化剂的国产化，我国的催化剂同行们也开始了异型催化剂的研究。也在催化剂的外形上下了很大功夫，逐步开发出了包括车轮形。多孔花板型。带沟槽状的圆柱体。三叶草等形状异型催化剂，但异形催化剂多半是采用挤制成型的，如欧洲化学品公司的RC401，法国APC公司的RGSC.MG3C。我国的五筋车轮形Z110Y，七筋车轮形Z109Y等催化剂，为了研制出更高几何表面的异型催化剂，克服挤制型催化剂的缺点，吸取国外压制型异型催化剂的优点，适应我国的转化工艺的实际情况，我们结合国内生产催化剂工艺的特点，研发了压制型代替了挤制型异型催化剂，开发出新工艺自主研制的多种形状的异型催化剂，满足了国内各种流程制合成气厂的需要，压制成型的多孔蜂窝煤状的异形催化剂可以运用在全国的大、中、小型合成氨的一、二段转化炉中，为国家的化肥工业做出突破性的贡献。

发明内容

本发明针对在烃类蒸汽转化过程而提供异型催化剂的制备和应用技术。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂。

一种烃类蒸汽转化过程异型催化剂，其特征在于，包括以下质量百分含量的各个组份：6～15％的活性成分NiO，10～40％的助活性剂，0.5～1％的成型助剂，以及50～80％的载体。

具体的，所述助活性剂选自MgO、CeO₂、Cr₂O₃、CaO、Na₂O、Li₂O或BaO中的任意一种或多种的混合；

所述成型助剂为粘结剂和润滑剂；

所述载体选自Al₂O₃、SiO₂、尖晶石、方镁石或分子筛中的任意一种或多种的混合。