[发明专利]烃类水蒸汽转化下段催化剂及制法

说明书

本发明涉及一种以轻油或重质石脑油为原料的水蒸气转化下段催化剂及制备方法，用于制氢、合成氨和甲醇工业中。在以轻油(尤其是高干点的轻油)为原料的蒸汽转化生成CO、H₂的过程中，积碳的反应始终是该过程的主要危险。因此，为防止这种积碳副反应的发生，通常在转化炉的上部装填一种含钾碱的催化剂，而下部装填一种不含钾碱的催化剂。这种组合方法在英国专利953877、1003702、1314011中已有报导，介绍了他们的蒸汽转化下段催化剂和含钾碱蒸汽转化上段催化剂组合使用时，具有扑集上段催化剂流失钾碱的作用，然而工业使用结果表明，转化气冷凝水中仍可检测到大量的钾碱，这些钾碱随转化气流至转化下游设备，造成后系统污染。此外，现有的蒸汽转化下段催化剂的碳转化率不够高。即使当前世界上最先进的轻油蒸汽转化下段催化剂亦存在以上的缺点。

发明的目的：本发明针对现有的烃类水蒸气转化下段催化剂存在的缺点，发明一种新型的催化剂，具有碳转化率高、捕钾能力强的品质优良的催化剂。

本发明的目的是通过如下构思实现的：

动力学研究表明：烃类水蒸气转化反应主要是受扩散动力学控制的。通过采用某种特殊的造孔技术，使催化剂中孔结构中的部分大孔呈毛细、蜂窝状，以有利于减少反应过程中的扩散阻力，增加反应物分子进入催化剂内壳层深度，提高其内表面利用率。通过调节活性组分在催化剂中的分散状态，优化活性组分在催化剂中的临界条件，提高催化剂的活性和活性稳定性。通过在催化剂中加入某些捕集、稳定钾碱能力强的物质，提高下段催化剂捕集上段催化剂流失钾碱的能力，使转化后系统钾碱污染达最低程度。

发明的概述：本发明催化剂属一般的NiO-Al₂O₃-CaO体系的载体预烧结浸渍法制备技术，即载体用铝酸钙水泥、高温氧化铝等物质经混料、成型、养护、焙烧等常规过程制备，活性组分为NiO，用浸渍、分解方法载于载体之上。

本发明的特点是在载体制备过程中，加入一种或两种以上丝状的纤维物质作为造孔剂，加入量为载体的0.1～1.0％(m/m)，这种造孔剂可以是天然的，如木质素类、棉、麻、木棉等细纤维，也可以是人造的，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等细纤维作为载体的造孔剂，在载体球磨混料时加入；在活性组分镍的浸渍过程中，采用夹层浸渍的方法，即先用一般的操作条件和方法将Ni(NO₃)₂浸渍在载体上，常规的温度下分解为NiO，然后用改性液改性，改性液是碱金属、碱土金属和镧系元素、IIIA族元素中的一种或两种以上的硝酸盐的混合物。可以是碱金属中的K、Rb、Cs中的一种或两种硝酸盐的混合物和碱土金属中的Ca、Sr、Ba、Mg中的一种或两种以上的硝酸盐的混合物和镧系元素中的La、Ce、Pr、Nd中的一种或两种以上的硝酸盐的混合物和IIIA族元素中的Al、Ga、In中的一种或两种以上的硝酸盐的混合物组成改性液，在常规温度下浸渍载体，并分解成相应的氧化物，改性液中各金属盐的浓度为：碱金属盐0～1.0×10³mol/m³；碱土金属盐0.1～1.5×10³mol/m³；镧系元素盐类0～1.0×10³mol/m³；IIIA族金属盐0.1～1.5×10³mol/m³。最后用一般的操作条件和方法将Ni(NO₃)₂浸渍在载体之上，在常规的温度下分解为NiO。载体经过上述三次浸渍、分解相应的金属硝酸盐后，制得本发明的催化剂。

本发明方法制备的烃类蒸汽转化下段催化剂具有下列组成：

  NiO      10.0～14.0％ (m/m)

  Al₂O₃  70.0～80.0％ (m/m)

  CaO      8.0～14.0％  (m/m)

  K₂O     0～0.5％     (m/m)

  La₂O₃  0～0.5％     (m/m)

  ZrO₂    0～0.5％     (m/m)

  SiO₂    0～0.5％     (m/m)

  Fe₂O₃  0～0.5％     (m/m)