超高温氨分解催化剂的制备方法及应用，解决催化剂活性问题

超高温氨分解催化剂的制备方法及应用，解决催化剂活性问题

本发明专利技术提出了一种超高温氨分解催化剂的制备方法、由该方法制备的超高温氨分解催化剂及其应用。该方法为：将50～90份类水滑石复合氧化物粉末进行第一次煅烧；将第一次煅烧产物与氯化钠配制成第一次混合溶液，制备成重构材料；将重构材料与5～10份碱金属氧化物混合进行第二次煅烧，将第二次煅烧产物与3～10份储氧组分混合均匀，压成圆柱形颗粒进行第三次煅烧；将第三次煅烧产物浸渍在5～16份硝酸镍和/或0～15份共溶剂中，活性组分负载至设计量后进行第四次煅烧，即得超高温氨分解催化剂。 本发明解决了催化剂活性组分金属颗粒的迁移、聚集、挥发和流失以及高温烧结的问题，具有耐超高温烧结、耐高床压、抗脱落性能好的优点。

超高，超高及其

一种超高分子材料，由及其组成。其组成为：第一种氧化物为50-90%；第一种和第二种混合为；第一种金属为5-10%；第二种金属为3-10%；第三种金属为5-16phr和/或0-15phr。

继而又提出了超高的要求。超高能解决钢管内金属的流失和高渗问题，具有抗超高、抗高渗、抗渗性能。

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【技术实现步骤总结】

一种超高温氨分解催化剂的制备方法、用该方法制备的超高温氨分解催化剂及其应用

该专利技术涉及化学催化剂

，具体涉及一种超高温氨分解催化剂的制备方法、用该方法制备的超高温氨分解催化剂及其应用。该超高温氨分解特别适用于超大型焦炉煤气净化设备。

技术简介

国内典型克劳斯炉氨分解工艺单系统处理能力一般为5×104m3/h或10×104m3/h(与焦炉煤气处理能力相对应)，该克劳斯炉氨分解催化剂工业应用已比较成熟，为提高设备运行水平，可将两套AS净化装置合并为一套，组合式煤气处理系统单系统处理能力高达18×104m3/h，操作温度高达℃，改造后的系统现已成为国内规模最大的煤气净化系统。该系统组合式克劳斯炉内原料蒸汽量增加一倍，炉内H2充分氧化，炉内水汽含量增加，温度场均匀性趋于变差。而且克劳斯炉容积增加一倍后，催化剂用量也增加一倍，催化剂床层压降大大增加，操作条件更加严格。 这就对克劳斯炉氨分解催化剂在抗压强度、抗坠落性能、抗粉化程度、寿命等方面提出了新的要求，本专利技术正是针对这种情况研发的新型催化剂。研究发现，镁铝尖晶石由于具有硬度高、耐高温、抗冲击性能好、耐腐蚀、热膨胀系数小等优异性能，开始被用作克劳斯炉氨分解催化剂载体的材料。镁铝尖晶石的晶胞是由32个立方体堆叠成的阴离子O2-，八面体空隙中16个铝离子Al3+，四面体空隙中8个镁离子Mg2+。氧有4个金属配位，其中3个在八面体中，余1个在四面体中。 镁铝尖晶石的晶胞结构如图1所示。镁铝尖晶石的饱和结构赋予了它很高的热稳定性，在高温下其晶相结构能保持不变，熔点高达2135℃。该专利提供了一种以镁铝尖晶石为载体的焦炉煤气氨分解催化剂，具有良好的高温活性和稳定性。但研究也发现，在高温条件下，尖晶石的烧结为固相烧结，主要以离子扩散为主。在尖晶石晶格中，O2-离子的半径较大，其扩散速度较慢，实际上只有直径较小的Mg2+和Al3+参与扩散，一般只能形成紧密的堆垛骨架，很难形成立方晶体结构。

技术实现思路

本专利技术第一项专利技术的目的是针对超大型焦炉煤气净化装置较为严苛的操作条件，提供一种具有抗超高温烧结、高床层压力、高抗脱落性能的超高温氨分解催化剂的制备方法。所述方法制备的超高温氨分解催化剂，旨在解决在高气速、大氨处理量、高床层压力条件下催化剂热冲击粉化、高温烧结、活性组分损失的问题。本专利技术的目的及其技术问题的解决是通过采用如下技术方案来实现的。本发明提供了一种超高温氨分解催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备重构材料：先煅烧水滑石类复合氧化物粉体； 制备第一次煅烧产物与氯化钠的第一混合溶液，通入一定温度的惰性气体，搅拌、静置、冷却、洗涤、抽滤、真空干燥，得到重构材料；(2)催化剂载体颗粒的制备：将重构材料与碱金属氧化物均匀混合，进行第二次煅烧；第二次煅烧产物冷却后，与储氧组分均匀混合，压制成高15～20mm、直径10～20mm的圆柱形颗粒，进行第三次煅烧，得到圆柱形催化剂载体颗粒；(3)催化剂活性组分的附着：将圆柱形催化剂载体颗粒多次浸渍在含有硝酸镍和/或助溶剂的第二混合溶液中，直至催化剂活性组分担载到设计量，再进行第四次煅烧，得到超高温氨分解催化剂。本发明的目的及其技术问题的解决还可以通过以下技术措施进一步实现。

优选地，上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，所述超高温氨分解催化剂由如下质量分数的原料制成：优选地，上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，所述类水滑石复合氧化物选自镁铝二元类水滑石复合氧化物、锌镁铝三元类水滑石复合氧化物、铜镁铝三元类水滑石复合氧化物中的至少一种；优选地，上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，所述碱金属氧化物选自其结晶微粉或电熔微粉；优选地，上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，所述储氧组分选自过渡金属氧化物和/或稀土金属氧化物； 所述过渡金属氧化物选自氧化钼、氧化铁、氧化铜、氧化钴、氧化锆中的至少一种；所述稀土金属氧化物选自氧化铈、氧化镧、氧化铈中的至少一种。优选的，在上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，所述共溶剂选自氧化钪、氧化钇、镧系氧化物中的至少一种。优选的，在上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，第一次煅烧的煅烧温度为800-1300℃；或者，第二次煅烧的煅烧温度为1400-1500℃；或者，第三次煅烧的煅烧温度为900-1700℃；或者，第四次煅烧的煅烧温度为600℃。 优选的，上述超高温氨分解催化剂的制备方法中，所述第一混合溶液中金属离子与Cl-的摩尔比为1:2～3:5。

本专利技术的第二项专利技术是提供一种耐超高温烧结、高床压、高抗掉落的超高温氨分解催化剂。本专利技术的第三项专利技术是提供一种用于超大型焦炉煤气净化装置的耐超高温烧结、高床压、高抗掉落的超高温氨分解催化剂。通过上述技术方案，本专利技术提出的超高温氨分解催化剂的制备方法、由该方法制备的超高温氨分解催化剂及其应用至少具有以下优点：1、本申请提供的超高温氨分解催化剂，采用添加碱金属氧化物细颗粒的方法，对催化剂载体的立方结构进行改性，使其形成大量的三维通孔，即形成了一种具有稳定的立方晶相结构的高强度材料； 2、本申请提供的超高温氨分解催化剂通过添加过渡金属氧化物和/或稀土金属氧化物作为储氧组分，提高了活性组分的分散性，进而提高了催化剂的高温活性； 3、本申请提供的超高温氨分解催化剂通过添加具有特殊功能的助溶剂进行改性，一方面抑制了难还原物种的形成，另一方面提高了催化剂中活性组分的含量，提高了催化剂表面的分散性，降低了表面活性组分的浓度，形成了更小的表面颗粒； 4、本申请提供的超高温氨分解催化剂能够满足克劳斯炉高气速（≥6000h-1）、高氨处理量（≥18×104m3/h）、高床压（在气速6000h-1、床厚1.2m条件下，床层压降300Pa）、操作温度1000～1400℃的要求，该催化剂较同类催化剂最大的优势是在超高温、高气速条件下具有较高的耐压强度（≥2.5KN）、氨转化率高（≥99.9%），解决了高气速、高氨处理量、高床压条件下催化剂破碎粉化、高温烧结、活性组分损失等问题； 5、本申请提供的超高温氨分解催化剂可在1100-1400℃高温下长期使用，不发生烧结。

以上描述仅为对本专利技术技术方案的概述，为了能够更加清晰的了解本专利技术的技术手段，并按照说明书的内容予以实施，下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述如下。附图说明图1为镁铝尖晶石晶胞结构图；图2为本专利技术提出的超高温氨分解催化剂在1400℃下的SEM图；图3为对比氨分解催化剂在1400℃下的SEM图；图4为本专利技术提出的未添加溶剂的超高温氨分解催化剂的TEM图；图5为本专利技术提出的添加溶剂的超高温氨分解催化剂的TEM图。 图形符号说明：镁离子、●铝离子、○氧离子具体实施方式为了进一步说明本专利技术为达到预定的专利技术目的所采用的技术手段及效果，下面结合附图及优选实施例，对根据本专利技术提出的超高温氨分解催化剂的制备方法，利用该方法制备的超高温氨分解催化剂及其应用、其具体实施方式、结构、特点及效果进行详细描述。

【技术保护要点】

1.一种超高温氨分解催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1)重构材料的制备：将水滑石类复合氧化物粉末进行第一次煅烧；将第一次煅烧产物与氯化钠配制成第一混合溶液，在一定温度下通入惰性气体，搅拌、静置、冷却、洗涤、过滤、真空干燥后得到重构材料； (2)催化剂载体颗粒的制备：将重构材料与碱金属氧化物混合均匀后进行第二次煅烧；第二次煅烧产物冷却后与储氧组分混合均匀，压制成高15～20mm、直径10～20mm的圆柱形颗粒，进行第三次煅烧，得到圆柱形催化剂载体颗粒； (3)催化剂活性组分的担载:将圆柱形催化剂载体颗粒经过反复浸没在含有硝酸镍和/或助溶剂的二次混合溶液中,直至催化剂活性组分担载到设计量,再经过第四次煅烧,即得到超高温氨分解催化剂。

【技术特点概要】

1.一种超高温氨分解催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1)重构材料的制备：将水滑石类复合氧化物粉末进行第一次煅烧；将第一次煅烧产物与氯化钠配制成第一混合溶液，在一定温度下通入惰性气体，搅拌、静置、冷却、洗涤、过滤、真空干燥后得到重构材料； (2)催化剂载体颗粒的制备：将重构材料与碱金属氧化物混合均匀后进行第二次煅烧；第二次煅烧产物冷却后与储氧组分混合均匀，压制成高15～20mm、直径10～20mm的圆柱形颗粒，进行第三次煅烧，得到圆柱形催化剂载体颗粒； (3)催化剂活性组分的载附：将圆柱形催化剂载体颗粒反复浸渍于含有硝酸镍和/或助溶剂的第二混合溶液中，直至催化剂活性组分载附至设计量，再进行第四次煅烧，即得超高温氨分解催化剂。2.根据权利要求1所述的超高温氨分解催化剂的制备方法，其特征在于，所述超高温氨分解催化剂由如下质量分数的原料制成：3.根据权利要求1所述的超高温氨分解催化剂的制备方法，其特征在于，所述类水滑石复合氧化物选自镁铝二元类水滑石复合氧化物、锌镁铝三元类水滑石复合氧化物、铜镁铝三元类水滑石复合氧化物中的至少一种。4.根据权利要求1所述的超高温氨分解催化剂...

【专利技术属性】

技术研发人员：常秋莲、陈松青、张素丽、唐震、李培林、王永林、郑秀珍、颜炳锋、邱全山、杨华、陈来福、朱乐群、顾晓晖、吴红杰、李伟林、任瑞锋、吴燕、郑德、王琪、沈江宏、沈立松、赵源、赵鹏、胡发婷、黄鹏、王光耀、钟金龙、毛学锋、马博文、石志杰、李俊芳、朱小曼、

申请人（专利权人）：，，，，

类型：发明

国家/省/市：北京，11

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