天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑及其制備方法，一種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑包括A組分和B組分，A組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算由80～89％的氧化鋁、5～10％的氧化鈣、0.5～1％的氧化鑭和5～10％的氧化鎳組成；B組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算由60～70％的氧化鋁、10～15％的氧化鎂、1～2％的氧化鉀、2～5％的氧化鑭和15～20％的氧化鎳組成；一種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，它的步驟包括：1)配料；2)球磨、砂磨；3)噴霧干燥；4)壓制成型；5)燒結(jié)；6)篩選；7)表面改性；8)等體積浸漬；9)干燥、活化。采用該制備方法制備的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑高強(qiáng)度、耐高溫且活性組分在高溫狀態(tài)下不易揮發(fā)。
【專利說明】天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工催化劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑及其制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑基本都是采用氧化鉛為主，添加氧化巧和氧化鐘等 助劑作為載體，W氧化媒作為活性組分。天然氣的主要成分是甲焼，由于甲焼蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) 需要投加氧氣來燃燒放熱，導(dǎo)致爐膛溫度較難控制，而在長期的高溫條件下，活性組分媒與 載體結(jié)合不夠穩(wěn)定，媒的晶形容易改變而揮發(fā)損失，降低催化劑的使用壽命和活性，而且催 化劑容易因為超溫而燒結(jié)成塊，從而導(dǎo)致催化劑活性降低和增加系統(tǒng)阻力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種高強(qiáng)度、耐高溫且活性組分在高溫狀態(tài)下 不易揮發(fā)的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑及其制備方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0005] -種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，包括A組分和B組分，A組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算由 80?89%的氧化鉛、5?10%的氧化巧、0. 5?1%的氧化銅和5?10%的氧化媒組成；B 組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算由60?70%的氧化鉛、10?15%的氧化鎮(zhèn)、1?2%的氧化鐘、2? 5 %的氧化銅和15?20 %的氧化媒組成。
[0006] 該催化劑在填裝使用時A組分與B組分的填裝量配比如下；A組分的填裝量占總 量的15?20%，B組分的填裝量占總量的80?85%。
[0007] -種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，它的步驟包括：
[0008] 1)配料；按配方含量稱取氧化鉛和氧化巧作為A組分載體；按配方含量稱取氧化 鉛、氧化鎮(zhèn)和碳酸鐘作為B組分載體，其中碳酸鐘W B組分中氧化鐘的配方比例計量（K2CO3 的分子式包括馬0和C〇2,其中馬0約占68% );
[000引。球磨、砂磨；將步驟1)配好的A組分載體和B組分載體均加水進(jìn)行球磨，之后再 進(jìn)行砂磨，最后分別得到A組分載體漿料或B組分載體漿料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為90?11化/min, 球磨時間為8?10小時，砂磨機(jī)轉(zhuǎn)速290?31化/min,砂磨時間為1?2小時；（也就是說， 將步驟1)配好的A組分載體加水進(jìn)行球磨，之后再進(jìn)行砂磨，最后分別得到A組分載體漿 料球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為90?11化/min,球磨時間為8?10小時，砂磨機(jī)轉(zhuǎn)速290?31化/min,砂 磨時間為1?2小時；同樣，將步驟1)配好的B組分載體加水進(jìn)行球磨，之后再進(jìn)行砂磨， 最后得到B組分載體漿料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為90?11化/min,球磨時間為8?10小時，砂磨機(jī) 轉(zhuǎn)速290?31化/min,砂磨時間為1?2小時；）
[0010] 3)噴霧干燥；將步驟2)制成的A組分載體漿料和B組分載體漿料均通過噴霧干 燥培進(jìn)行噴霧干燥，形成顆粒狀的A組分載體和B組分載體，噴霧干燥培進(jìn)口溫度為310? 33(TC，出口溫度為100?12(TC;(也就是說，將步驟2)制成的A組分載體漿料通過噴霧干 燥培進(jìn)行噴霧干燥，形成顆粒狀的A組分載體，噴霧干燥培進(jìn)口溫度為310?33(TC，出口 溫度為100?12CTC ;同樣的，將步驟2)制成的B組分載體漿料通過噴霧干燥培進(jìn)行噴霧 干燥，形成顆粒狀的B組分載體，噴霧干燥培進(jìn)口溫度為310?33(TC，出口溫度為100? 120°C ；)
[0011] 4)壓制成型；將步驟3)制成的A組分載體和B組分載體均壓制成型，壓制壓力為 15?20MPa ;(也就是說，將步驟3)制成的A組分載體壓制成型，壓制壓力為15?20MPa ; 同樣的，將步驟3)制成的B組分載體壓制成型，壓制壓力為15?20MPa ;)
[001引 W燒結(jié)；
[001引 6)篩選；采用相鄰格柵條之間的間隙為1?2mm的格柵對步驟W燒結(jié)后的A組 分載體和B組分載體進(jìn)行篩選；
[0014] 7)表面改性；
[0015] 8)等體積浸潰；等體積浸潰，顧名思義就是載體的體積（一般情況下是指孔體 積）和浸潰液的體積一致，浸潰液剛好能完全進(jìn)入到孔里面。（具體可見百度百科http:// baike. baidu. com/view/1308577. htm ? fr = aladdin)
[001引 9)干燥、活化：干燥溫度為100?12(TC，干燥時間1?2小時滿化溫度為400? 420°C，活化時間3?5小時。
[0017] 所述步驟5)具體操作為；將步驟4)壓制成型后的A組分載體和B組分載體分別 進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度> 150(TC，燒結(jié)時間為17?20小時；之后在150(TC溫度下進(jìn)行保溫， 保溫時間不低于2小時。也就是說，將步驟4)壓制成型后的A組分載體進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫 度> 150(TC，燒結(jié)時間為17?20小時，之后在150(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫時間不低于2 小時；同樣，將步驟4)壓制成型后的B組分載體分別進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度> 150(TC，燒結(jié)時 間為17?20小時，之后在150(TC溫度下進(jìn)行保溫，保溫時間不低于2小時。
[0018] 所述步驟7)具體操作為；將步驟6)篩選后的A組分載體和B組分載體分別放入 濃度為8?14%的硝酸銅和硝酸鋪的混合溶液中浸潰30?40min，W對其進(jìn)行表面改性， 之后取出在110?13CTC下烘干，烘干時間為2?3小時。也就是說，將步驟6)篩選后的A 組分載體放入濃度為8?14%的硝酸銅和硝酸鋪的混合溶液中浸潰30?40min，W對其進(jìn) 行表面改性，之后取出在110?13CTC下烘干，烘干時間為2?3小時；同樣，將步驟6)篩 選后的B組分載體放入濃度為8?14%的硝酸銅和硝酸鋪的混合溶液中浸潰30?40min， W對其進(jìn)行表面改性，之后取出在110?13(TC下烘干，烘干時間為2?3小時。
[0019] 所述步驟8)具體操作為；用濃度為50?60%的硝酸媒溶液對步驟7)烘干后的 A組分載體和B組分載體均進(jìn)行等體積浸潰。也就是說，用濃度為50?60 %的硝酸媒溶液 對步驟7)烘干后的A組分載體進(jìn)行等體積浸潰；同樣，用濃度為50?60%的硝酸媒溶液 對步驟7)烘干后的B組分載體進(jìn)行等體積浸潰。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果；本發(fā)明生產(chǎn)的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑強(qiáng)度高，耐高溫， 且活性組分性能穩(wěn)定，不易生成有機(jī)媒而揮發(fā)損失。由于催化劑載體的燒結(jié)溫度都大于 150(TC，所W催化劑在150(TC W下使用不會出現(xiàn)燒結(jié)和破損的情況，即耐高溫性能佳；在 催化劑載體表面用稀±元素銅、鋪等改性，使其表面對媒具有更好的分散性，長期高溫條件 下，媒不易聚集變大，其使用壽命和活性都得到加強(qiáng)；另一方面，經(jīng)稀±元素改性后，能有效 的改善因積碳等導(dǎo)致催化劑活性降低的情況。
[0021] 作為優(yōu)選，步驟4)中，A組分（本領(lǐng)域傳統(tǒng)稱為熱保護(hù)催化劑）壓制成空也圓柱 型（本領(lǐng)域傳統(tǒng)稱為拉西環(huán)狀）（見附圖1)，B組分（本領(lǐng)域傳統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)化催化劑）壓制成 H孔雙頭弧面圓柱型（見附圖2)。B組分采用H孔雙頭弧面圓柱型，增加了轉(zhuǎn)化催化劑的 外表面積，也就增大了催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，大大提高了單位體積催化劑的總轉(zhuǎn)化 率，使該催化劑能夠在更高的空速下運(yùn)行，由于轉(zhuǎn)化催化劑的多通道結(jié)構(gòu)，使得氣流在催化 劑顆粒間的分布更均勻，氣流瑞流更大，有利于熱量的對流，從而使得該催化劑具有更好的 傳熱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0022] 圖1為本發(fā)明A組分的結(jié)構(gòu)
[0023] 圖2為本發(fā)明B組分的結(jié)構(gòu)

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025] 實(shí)施例1 ;
[0026] -種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，它的步驟包括：
[0027] 1)配料；稱取8kg氧化鉛和0. 8kg氧化巧作為A組分載體；稱取6.化g氧化鉛、Ikg 氧化鎮(zhèn)和0. 2kg碳酸鐘作為B組分載體，其中碳酸鐘W B組分中氧化鐘的配方比例計量；
[0028] 2)球磨、砂磨；將步驟1)配好的A組分載體和B組分載體均加水進(jìn)行球磨，之后 再進(jìn)行砂磨，最后分別得到A組分載體漿料或B組分載體漿料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為10化/min,球 磨時間8小時，砂磨機(jī)轉(zhuǎn)速3(K)r/min，砂磨時間2小時；
[0029] 3)噴霧干燥；將步驟2)制成的A組分載體漿料和B組分載體漿料均通過噴霧干 燥培進(jìn)行噴霧干燥，形成顆粒狀的A組分載體和B組分載體，最終兩種催化劑載體的粒徑小 于5微米，噴霧干燥培進(jìn)口溫度為32(TC，出口溫度為IlOC ;
[0030] 4)壓制成型；將步驟扣制成的A組分載體和B組分載體均壓制成型，壓制壓力為 ISMPa ；
[0031] 5)燒結(jié)；將步驟4)壓制成型后的A組分載體和B組分載體分別進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫 度1800。燒結(jié)時間為18小時（包括升溫時間），之后在150(TC溫度下保溫3小時；
[003引 6)篩選；采用相鄰格柵條之間的間隙為Imm的格柵進(jìn)行篩選，掉落格柵和外觀有 明顯缺陷的部分被視為不合格；
[0033] 7)表面改性；將步驟6)篩選后的A組分載體和B組分載體分別放入濃度為10% 的硝酸銅和硝酸鋪的混合溶液中浸潰35min，W對其進(jìn)行表面改性，之后取出在12CTC下烘 干，烘干時間2小時；
[0034] 8)等體積浸潰；用濃度為55%的硝酸媒溶液對步驟7)烘干后的A組分載體和B 組分載體均進(jìn)行等體積浸潰。（硝酸媒溶液的濃度根據(jù)催化劑載體的吸水率來配制）
[0035] 9)干燥、活化：干燥溫度12(TC，干燥時間1小時；活化溫度為40(TC，活化時間5 小時。
[003引 實(shí)施例2 :
[0037] -種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，它的步驟包括：
[0038] I)配料；稱取8. 5kg氧化鉛和Ikg氧化巧作為A組分載體；稱取7kg氧化鉛、Ikg 氧化鎮(zhèn)和0. 3kg碳酸鐘作為B組分載體，其中碳酸鐘W B組分中氧化鐘的配方比例計量；
[0039] 2)球磨、砂磨；將步驟1)配好的A組分載體和B組分載體均加水進(jìn)行球磨，之后 再進(jìn)行砂磨，最后分別得到A組分載體漿料或B組分載體漿料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為10化/min,球 磨時間8小時，砂磨機(jī)轉(zhuǎn)速3(K)r/min，砂磨時間2小時；
[0040] 3)噴霧干燥；將步驟2)制成的A組分載體漿料和B組分載體漿料均通過噴霧干 燥培進(jìn)行噴霧干燥，形成顆粒狀的A組分載體和B組分載體，最終兩種載體的粒徑小于5微 米，噴霧干燥培進(jìn)口溫度為32(TC，出口溫度為IlOC ;
[0041] 4)壓制成型；將步驟3)制成的A組分載體和B組分載體均壓制成型，壓制壓力為 20MPa ；
[0042] 5)燒結(jié)；將步驟4)壓制成型后的A組分載體和B組分載體分別進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫 度1600。燒結(jié)時間為18小時（包括升溫時間），在150(TC溫度下保溫5小時；
[0043] 6)篩選；采用相鄰格柵條之間的間隙為Imm的格柵進(jìn)行篩選，掉落格柵和外觀有 明顯缺陷的部分被視為不合格；
[0044] 7)表面改性；將步驟6)篩選后的A組分載體和B組分載體分別放入濃度為12% 的硝酸銅和硝酸鋪的混合溶液中浸潰40min，W對其進(jìn)行表面改性，之后取出在12CTC下烘 干，烘干時間2小時；
[0045] 8)等體積浸潰；用濃度為55%的硝酸媒溶液對步驟7)烘干后的A組分載體和B 組分載體均進(jìn)行等體積浸潰。（硝酸媒溶液的濃度根據(jù)催化劑載體的吸水率來配制）
[0046] 9)干燥、活化：干燥溫度Iicrc，干燥時間2小時；活化溫度42CTC，活化溫度4小 時。
[0047] 本發(fā)明制備方法制備的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的物理性能的檢測數(shù)據(jù)：
[0048]

【權(quán)利要求】
1. 一種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，其特征在于：包括A組分和B組分，A組分按質(zhì)量百分 數(shù)計算由80?89%的氧化鋁、5?10%的氧化鈣、0. 5?1%的氧化鑭和5?10%的氧化 鎳組成；B組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計算由60?70 %的氧化鋁、10?15 %的氧化鎂、1?2 %的氧 化鉀、2?5%的氧化鑭和15?20%的氧化鎳組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，其特征在于：該催化劑在填裝使用 時A組分與B組分的填裝量配比如下：A組分的填裝量占總量的15?20%，B組分的填裝 量占總量的80?85%。
3. -種天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于：它的步驟包括： 1) 配料：按配方含量稱取氧化鋁和氧化鈣作為A組分載體；按配方含量稱取氧化鋁、氧 化鎂和碳酸鉀作為B組分載體，其中碳酸鉀以B組分中氧化鉀的配方比例計量； 2) 球磨、砂磨：將步驟1)配好的A組分載體和B組分載體均加水進(jìn)行球磨，之后再進(jìn) 行砂磨，最后分別得到A組分載體楽料或B組分載體楽料，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為90?110r/min，球 磨時間為8?10小時，砂磨機(jī)轉(zhuǎn)速290?310r/min,砂磨時間為1?2小時； 3) 噴霧干燥：將步驟2)制成的A組分載體漿料和B組分載體漿料均通過噴霧干燥塔進(jìn) 行噴霧干燥，形成顆粒狀的A組分載體和B組分載體，噴霧干燥塔進(jìn)口溫度為310?330°C， 出口溫度為100?120°C ; 4) 壓制成型：將步驟3)制成的A組分載體和B組分載體均壓制成型，壓制壓力為15? 20MPa ； 5) 燒結(jié)； 6) 篩選：采用相鄰格柵條之間的間隙為1?2mm的格柵對步驟5)燒結(jié)后的A組分載 體和B組分載體進(jìn)行篩選； 7) 表面改性； 8) 等體積浸漬； 9) 干燥、活化：干燥溫度為100?120°C,干燥時間1?2小時；活化溫度為400? 420°C，活化時間3?5小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 5)具體操作為：將步驟4)壓制成型后的A組分載體和B組分載體分別進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度 > 1500°C，燒結(jié)時間為17?20小時，之后在1500°C溫度下進(jìn)行保溫，保溫時間不低于2小 時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 7) 具體操作為：將步驟6)篩選后的A組分載體和B組分載體分別放入濃度為8?14%的 硝酸鑭和硝酸鈰的混合溶液中浸漬30?40min，以對其進(jìn)行表面改性，之后取出在110? 130°C下烘干，烘干時間為2?3小時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟 8) 具體操作為：用濃度為50?60%的硝酸鎳溶液對步驟7)烘干后的A組分載體和B組分 載體均進(jìn)行等體積浸漬。
【文檔編號】C01B3/40GK104258867SQ201410415234
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】劉仁軍, 肖樂業(yè), 李信, 李建才 申請人:萍鄉(xiāng)龐泰實(shí)業(yè)有限公司