專利名稱：一種改進(jìn)的氨分解催化劑的制作方法
一種改進(jìn)的氨分解催化劑，具體涉及一種改進(jìn)的用于焦化氨汽和酸氣凈化處理的氨分解催化劑。
自90年以來(lái)，我國(guó)采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，相繼建成投產(chǎn)十幾套采用氨分解技術(shù)凈化處理焦化氨汽和酸氣的新工藝。該工藝中的氨分解爐和克勞斯?fàn)t使用一種耐高溫催化劑，在常壓，1000～1250℃條件下，將氨汽和酸氣中的氫、氰化氫催化分解為H2、N2和CO，生成含H2、N2、CO、CO2等組分的低熱值燃?xì)饧右曰厥?。該工藝氨分解爐和克勞斯?fàn)t使用的氨分解催化劑，國(guó)內(nèi)已有研究開發(fā)，如中國(guó)專利CN 1141214A。目前已工業(yè)化的國(guó)外催化劑代號(hào)為G-117國(guó)內(nèi)催化劑代號(hào)為NCA-2，二者催化劑外形均為直徑16～24mm球狀，均為燒結(jié)型催化劑，載體為氧化鎂，采用浸漬法制造。上述球狀催化劑的缺點(diǎn)是為減少使用中內(nèi)擴(kuò)散限制并使催化劑具有足夠的活性表面積，催化劑載體要求具有較高比例的大孔(大于0.75微米)并具有較高的吸水率。因此難以通過(guò)提高氧化鎂載體的燒結(jié)溫度來(lái)達(dá)到提高催化劑耐熱性能的目的。上述催化劑的耐熱溫度均為1300℃，由于工業(yè)使用溫度高達(dá)1000～1250℃，并且有時(shí)會(huì)因操作溫度波動(dòng)出現(xiàn)催化床層局部短期超高溫至1400℃，容易造成催化劑顆粒間大面積相互熔結(jié)從而使床層壓力降迅速增大，嚴(yán)重時(shí)致使無(wú)法正常生產(chǎn)。上述球狀催化劑的另一缺點(diǎn)是催化床層裝填空隙率較小，在使用過(guò)程中，原料氣研夾帶的粉塵及高溫氣流沖刷耐火球和催化劑所夾帶的固體顆粒會(huì)逐漸堵塞原來(lái)較小的床層空隙，造成床層壓力降逐步升高乃至影響正常生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的焦化氨汽和酸氣凈化處理的氫分解催化劑，與現(xiàn)有工業(yè)催化劑相比該催化劑提高了其耐熱溫度，催化活性好、強(qiáng)度高，床層裝填空隙率較大，抗“塵堵“能力強(qiáng)，催化床層壓力降較小，并且本發(fā)明催化劑堆密度小，可降低氨分解爐和克勞斯?fàn)t催化劑一次裝填成本。
本發(fā)明催化劑是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的它主要包括下述氧化物組份(重量)NiO 5～10％ MgO 80～92％CaO 2～6％ TiO20.1～1％其外形為空心圓柱體構(gòu)造，其截面為圓環(huán)形，外形尺寸范圍如下內(nèi)徑D1為5～20mm，外徑D2為15～60mm，柱高H為15～60mm，外徑與內(nèi)徑比D2/D1為2.8～3.2，外徑與柱高比D2/H為0.85～1.25。
上述空心圓柱體催化劑外形尺寸最好采用下述范圍內(nèi)徑D1為8～12mm，外徑D2為24～36mm，柱高H為24～36mm，外徑與內(nèi)徑比D2/D1為2.8～3.2，外徑與柱高比D2/H為1～1.25。
本發(fā)明催化劑的制備方法為(a)制備空心圓柱體狀的耐高溫氧化鎂載體；(b)用過(guò)量的硝酸鎳溶液浸漬載體，并焙燒所得的復(fù)合物，反復(fù)多次浸漬、焙燒，直到氧化鎂載體上所負(fù)載的NiO量達(dá)到制備催化劑的預(yù)定量。
上述耐高溫氧化鎂載體之構(gòu)成組份包括預(yù)處理的氧化鎂A，活性氧化鎂B，燒結(jié)促進(jìn)劑C，造孔劑D。預(yù)處理的氧化鎂A是指在1300～1500℃煅燒2～4小時(shí)并破碎至粒度小于0.147mm的含MgO大于90％(重量)的物料，其中小于0.074mm占大于80％；活性氧化鎂B可以是氫氧化鎂或碳酸鎂，最好是氫氧化鎂，其粒度小于0.074mm；燒結(jié)促進(jìn)劑是硫酸鈣和二氧化鈦，其粒度均小于粒度小于0.074mm；造孔劑可以是活性炭或木炭粉，其粒度小于0.5mm。
上述物料按一定配比混合均勻，以混合物料重量計(jì)，各物料配比為氧化鎂A 70～85％，活性氧化鎂B 10～25％，燒結(jié)促進(jìn)劑C 4～6％，造孔劑D 1～2％。將混合物料加水捏合40～60分鐘，然后造粒并于80℃干燥至物料流動(dòng)性好且便于成型為止。在欲成型物料中加入1～3％的成型潤(rùn)滑劑，如石墨或硬脂酸鎂，混合均勻，經(jīng)成型設(shè)備壓制成型為空心圓柱體形狀的氧化鎂坯體，氧化鎂坯體可以在1500～1800℃，最好在1650～1730℃煅燒2～6小時(shí)制成空心圓柱體形狀的耐高溫氧化鎂載體。
將上述過(guò)程制備的空心圓柱體氧化鎂載體置于含鎳濃度大于120g/L的硝酸鎳溶液中，浸漬1～2小時(shí)，然后在400～600℃煅燒爐中焙燒2～4小時(shí)，重復(fù)上述浸漬、焙燒過(guò)程，直至氧化鎂載體上NiO含量達(dá)到制備催化劑的預(yù)定量。
經(jīng)上述制備過(guò)程可得到本發(fā)明提出的一種改進(jìn)的氨分解催化劑。該催化劑外形為空心圓柱體，其截面為圓環(huán)形，其外形尺寸范圍最好為內(nèi)徑D1為8～12mm，外徑D2為24～36mm，柱高H為24～36mm，外徑與內(nèi)徑比D2/D1為2.8～3.2，外徑與柱高比D2/H為1～1.25。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例稱取1600g預(yù)處理氧化鎂A，320g氫氧化鎂，70g硫酸鈣，10g二氧化鈦，20g木炭粉。將上述物料充分混合均勻，放入捏合機(jī)中加水捏合至物料具有一定可塑性，然后用8目網(wǎng)造粒，粒子于100～120℃烘干至含水量5～10％，稱取60g硬脂酸鎂，與烘干后的粒子混合均勻，然后用模具壓制成型為24×24×8(外徑×高×內(nèi)徑)mm的坯體，坯體經(jīng)一定時(shí)間干燥后，置于煅燒爐中逐漸升溫至1670～1700℃，保持4小時(shí)，即制成空心圓柱體氧化鎂載體。稱取2000gNi(NO3)2.6H2O置于5L燒杯中，保持80℃加脫鹽水使溶液體積為2L。將1000g上述載體浸入硝酸鎳浸漬液中，浸漬1小時(shí)，撈出瀝干，于500℃焙燒2小時(shí)，再重復(fù)浸漬，焙燒一次，即可制得24×24×8(外徑×高×內(nèi)徑)mm空心畫柱體催化劑。
上述實(shí)施例催化劑與工業(yè)樣在1100℃，常壓，空速(以氨計(jì))6000h-1，進(jìn)口氣含氨(體積)48～52％,H2O/C(mol/mol)=2，樣品裝量10ml，粒度4～6目的條件下進(jìn)行活性比較，結(jié)果見表1。
表1
本發(fā)明催化劑是專為焦?fàn)t煤氣凈化工藝中的氨分解工藝研制設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的。本發(fā)明催化劑與現(xiàn)有工業(yè)催化劑進(jìn)行綜合對(duì)比(見表2)表明，本發(fā)明提高了催化劑的耐熱性能，抗操作溫度波動(dòng)能力強(qiáng)，短期操作溫度超溫至1400℃，不熔結(jié)成塊；當(dāng)二種催化劑當(dāng)量直徑相近時(shí)，本發(fā)明催化劑幾何外表面積大，增加了外表面積Sp與表觀體積Vp之比值，可提高催化劑顆粒有效利用率30％以上；本發(fā)明催化活性好，強(qiáng)度高，催化床層空隙率提高50％以上，可防止在使用過(guò)程中因原料氣流所夾帶的塵埃及高溫氣流沖刷耐火材料和催化劑所帶的固體顆粒粉末沉積在催化床層上而導(dǎo)致床層阻力迅速增大，即本發(fā)明提高了催化劑“聚塵抗堵”能力。另外，本發(fā)明催化劑堆密度較現(xiàn)有工業(yè)催化劑小，可降低氨分解爐或克勞斯?fàn)t催化劑裝填量25％以上，為用戶節(jié)約一次裝填催化劑費(fèi)用。
表權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的氨分解催化劑，主要包括下述氧化物組份(重量)NiO 5～10％ MgO 80～92％CaO 2～6％ TiO20.1～1％其特征在于該催化劑外形為空心圓柱體構(gòu)造，其截面為圓環(huán)形，外形尺寸范圍如下內(nèi)徑D1為8～12mm，外徑D2為24～36mm，柱高H為24～36mm，外徑與內(nèi)徑比D2/D1為2.8～3.2，外徑與柱高比D2/H為1～1.25。
全文摘要
一種改進(jìn)的用于焦化氨氣和酸氣凈化處理的氨分解催化劑,外形為空心圓柱體構(gòu)造,截面為圓環(huán)形,內(nèi)徑8－12mm,外徑24－36mm,圓柱體高24－36mm,外徑/內(nèi)徑為2.8－3.2,外徑/柱高為1－1.25。本發(fā)明與現(xiàn)有工業(yè)催化劑相比,提高了耐熱性能,催化活性好,催化床層空隙率提高50%以上,床層壓力降低,催化劑堆密度小,可降低催化劑一次裝填成本,尤其適用于焦?fàn)t煤氣凈化工藝中的氨分解爐和克勞斯?fàn)t,應(yīng)用于氨、氰化氫催化分解過(guò)程。
文檔編號(hào)B01D53/58GK1217229SQ9710719
公開日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月14日
發(fā)明者黃建明 申請(qǐng)人:黃建明