改进的氨分解催化剂：提高耐热性能，降低装填成本，适用于焦化氨气和酸气净化处理

改进的氨分解催化剂：提高耐热性能，降低装填成本，适用于焦化氨气和酸气净化处理

一种用于焦化氨及酸性气净化的改进型氨分解催化剂，结构为中空圆柱体，截面为圆形，内径为8-12mm，外径为24-36mm，圆柱高为24-36mm，外径/内径为2.8-3.2，外径/柱高为1-1.25。本发明专利技术与现有工业催化剂相比，耐热性提高，催化活性好，催化床层孔隙率提高50%以上，床层压力降低，催化剂堆放密度小，可降低催化剂一次装填成本。特别适用于焦炉煤气净化工艺中的氨分解炉、克劳斯炉，用于氨及氢氰酸的催化分解工艺。（*该技术保护已于2017年到期，可自由使用*）

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【技术实现步骤总结】

一种改进的氨分解催化剂，具体是一种用于焦化氨蒸汽及酸性气体净化的改进的氨分解催化剂。自20世纪90年代以来，我国采用国外先进技术，相继建成投产了十几条采用氨分解技术净化焦化氨蒸汽及酸性气体的新工艺。该工艺中的氨分解炉和克劳斯炉采用耐高温催化剂，在常压、1000～1250℃的温度下，将氨蒸汽及酸性气体中的氢气及氢氰酸催化分解为H2、N2和CO，生成含有H2、N2、CO、CO2等组分的低热值燃料气进行回收。该工艺的氨分解炉和克劳斯炉所用的氨分解催化剂，国内已有研发，如中国专利CN。目前已工业化的国外催化剂代号为G-117，国内催化剂代号为NCA-2。 两种催化剂均为球形，直径为16-24mm，为烧结型催化剂，载体为氧化镁，采用浸渍法制造。球形催化剂的缺点是，为了减少使用过程中的内部扩散限制，使催化剂具有足够的活性表面积，要求催化剂载体具有较高的大孔比例（大于0.75微米），吸水率较高。因此，通过提高氧化镁载体的烧结温度很难达到提高催化剂耐热性的目的。上述催化剂的耐热温度为1300℃，由于工业使用温度高达1000-1250℃，有时由于操作温度的波动，催化床层局部短时超高温至1400℃，容易造成催化剂颗粒间大面积相互熔接，使床层压降迅速增加，严重时造成无法正常生产。

球形催化剂的另一个缺点是催化床层填充孔隙率较小，在使用过程中，原料气携带的粉尘以及高温气流冲刷的耐火球和催化剂携带的固体颗粒会逐渐堵塞原本很小的床层间隙，造成床层压降逐渐增大，甚至影响正常生产。本专利技术的目的是提供一种改进的用于焦化氨蒸汽及酸性气体净化的氢分解催化剂。该催化剂与现有的工业催化剂相比，提高了其耐热温度，催化活性好，强度高，床层填充孔隙率大，抗“粉尘堵”能力强，催化床层压降小，而且本专利技术的催化剂堆积密度小，可以降低氨分解炉、克劳斯炉催化剂的一次性填充成本。本专利技术的催化剂正是通过这种方式实现的。 其主要包括以下氧化物组分（重量）：NiO 5-10％MgO 80-92％CaO 2-6％TiO20.1-1％其形状为中空圆柱结构，其横截面为圆环，形状尺寸范围为：内径D1为5-20mm，外径D2为15-60mm，柱高H为15-60mm，外径与内径比D2/D1为2.8-3.2，外径与柱高比D2/H为0.85-1.25。 上述空心圆柱形催化剂的外形尺寸优选在如下范围内：内径D1为8～12mm，外径D2为24～36mm，柱高H为24～36mm，外径与内径比D2/D1为2.8～3.2，外径与柱高比D2/H为1～1.25。

该专利技术催化剂的制备方法为：(a)制备中空圆柱形耐高温氧化镁载体；(b)用过量的硝酸镍溶液浸渍载体并焙烧所得复合物，反复浸渍、焙烧直至氧化镁载体上负载的NiO量达到制备催化剂的预定量。耐高温氧化镁载体的组分包括预处理氧化镁A、活性氧化镁B、烧结促进剂C、造孔剂D。预处理氧化镁A是指含90％以上(重量)MgO的材料，经1300-1500℃煅烧2-4小时后破碎至粒径小于0.147mm，其中80％以上小于0.074mm；活性氧化镁B可以为氢氧化镁或碳酸镁，优选为氢氧化镁，其粒径小于0.074mm； 烧结促进剂为硫酸钙、二氧化钛，其粒径小于0.074mm；造孔剂可为活性炭或木炭粉，其粒径小于0.5mm。将上述材料按一定配比混合均匀，以混合材料重量为基准，各材料配比为：氧化镁A 70-85％、活性氧化镁B 10-25％、烧结促进剂C 4-6％、造孔剂D 1-2％。将混合材料加水混炼40-60分钟后，造粒，在80℃下干燥至材料流动性好，易成型。在待成型材料中加入1-3％的成型润滑剂，如石墨或硬脂酸镁，混合均匀，经成型装置压制成空心圆柱形氧化镁毛坯。 将氧化镁毛坯在1500～1800℃，优选1650～1730℃下煅烧2～6小时，形成空心圆柱形耐高温氧化镁载体。

将上述工艺制备的空心圆柱形氧化镁载体放入含镍浓度大于120g/L的硝酸镍溶液中，浸渍1～2小时，再放入400～600℃的煅烧炉中焙烧2～4小时，重复上述浸渍、焙烧工艺，直至氧化镁载体上的NiO含量达到制备催化剂的预定量。通过上述制备工艺，可得到本专利技术提出的改进的氨分解催化剂。该催化剂为空心圆柱形，其横截面为圆环，其外径尺寸范围优选为内径D1为8～12mm，外径D2为24～36mm，柱高H为24～36mm，外径与内径比D2/D1为2.8～3.2，外径与柱高比D2/H为1～1.25。下面通过实施例进一步说明本专利技术。 实施例称取预处理后的氧化镁A 1600g、氢氧化镁320g、硫酸钙70g、二氧化钛10g、木炭粉20g。将以上材料充分混合均匀，放入捏合机中，加水捏合至材料具有一定的可塑性，然后用8目网造粒，在100-120℃下干燥颗粒至含水量为5-10％，称取硬脂酸镁60g，与干燥后的颗粒混合均匀，再用模具压制成型为24×24×8（外径×高×内径）mm的坯体。待坯体干燥一定时间后，放入煅烧炉中逐渐升温至1670-1700℃，保温4小时，即可制成空心圆柱形氧化镁载体。 称取(NO3)2.6H2O于5L烧杯中，保温于80℃，加除盐水使溶液体积为2L。

将1000g上述载体浸入硝酸镍浸渍溶液中1h，取出沥干，在500℃下焙烧2h，重复浸渍、焙烧1次，可得到24×24×8(外径×高×内径)mm的空心圆柱体催化剂。在1100℃、常压、空速(以氨计)6000h-1、入口气含氨(体积)48～52%、H2O/C(mol/mol)=2、装样量10ml、粒度4～6目等条件下，对上述实施例催化剂与工业样品进行活性比较，结果见表1。表1本专利技术催化剂是专门针对焦炉煤气净化工艺中的氨分解工艺设计生产的。 综合本专利技术催化剂与现有工业催化剂的对比（见表2）可知，本专利技术提高了催化剂的耐热性能，抵抗操作温度波动能力强，短时间操作温度超过1400℃时也不会熔融成团；在两种催化剂当量直径相近的情况下，本专利技术催化剂的几何表面积较大，提高了表面积Sp与表观体积Vp的比值，可提高催化剂颗粒的有效利用率30%以上；本专利技术催化活性好、强度高，催化床层空隙率提高50%以上，可防止使用过程中原料气流夹带的粉尘、高温气流对耐火材料的冲刷和催化剂夹带的固体颗粒粉末在催化床上沉积，导致床层阻力迅速增加，即本专利技术提高了催化剂的“集尘防堵”能力。 此外本专利技术催化剂的堆积密度较现有工业催化剂更小，可减少氨分解炉或克劳斯炉催化剂装填量25%以上，为用户节省一次装填催化剂的成本。

表权利要求1.一种改进的氨分解催化剂，主要包括如下氧化物组分(重量)NiO 5-10％MgO 80-92％CaO 2-6％TiO20.1-1％其特征在于，该催化剂为中空圆柱结构，截面为圆环状，外形尺寸范围为：内径D1为8-12mm，外径D2为24-36mm，柱高H为24-36mm，外径与内径比D2/D1为2.8-3.2，外径与柱高比D2/H为1-1.25。 全文摘要 一种用于焦化氨及酸性气净化的改进型氨分解催化剂，具有中空圆柱结构，截面为圆环状，内径8～12mm，外径24～36mm，圆柱高度24～36mm，外径/内径=2.8～3.2，外径/柱高=1～1.25。该专利技术与现有工业催化剂相比，耐热性提高，催化活性好，催化床层孔隙率提高50%以上，床层压力降低。

【技术保护要点】

一种改进的氨分解催化剂，主要包括以下氧化物组分(按重量计)：NiO 5-10％、MgO 80-92％、CaO 2-6％、TiO↓[2] 0.1-1％。其特征在于：该催化剂为中空圆柱结构，横截面为圆形，外形尺寸范围为：内径D↓[1]为8-12mm，外径D↓[2]为24-36mm，柱高H为24-36mm，外径与内径比D↓[2]/D↓[1]为2.8-3.2，外径与柱高比D↓[2]/H为1-1.25。

【技术特点概要】

【专利技术属性】

技术研发人员：黄建明、

申请人（专利权人）：黄建明，

类型：发明

国家、省、市：32 [中国 | 江苏]

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