Катализатор для конверсии углеводородов

(22) Заявлено 26,06,70 (21) 1444409/23 1) М,Кл з В 01 Л 23 присоединением зая рствеииыи комитет СССР2 тализатор представеля и алюминия или никеля и хрома, в ко вес. % %0 и 0,5 - дО, или Сг 20 з, нанев качестве которого и, приготовленные еских волокон и/илипроволоки, в котоныи ка ислы ник ия, или ится 5 - з или Мситель, таблетк металлич отрезков Предложенляет собой окникеля и маги25 торых содерж2 вес. % А 1 еОсенных на ноиспользуютпрессованиемЗО нитей, и/или Изобретение относится к катализаторам для конверсии углеводородов, Изобретение может быть применено в химической, нефтехимической, пищевой и в ряде других отраслей промышленности, использующих катализаторы для частичного окисления углеводородов с целью получения водорода или смесей его с окисью углерода или азотом для различного рода синтезов, создания восстановительных - защитных атмосфер и т, п. Изобретение относится, в частности, к конверсии метана при получении газа для синтеза аммиака.Известен катализатор для конверсии углеводородов, представляющий собой окись никеля в количестве 4 - 20 вес. % в пересчете на М, нанесенную на сформованный носитель, в качестве которого используют портландцемент, магнезит, природные глины, окислы магния и алюминия, с активирующими добавками, например окислами алюминия, магния, хрома, циркония, тория.К недостаткам известного катализатора относятся неправильная геометрическая форма гранул, особенно кольцевидных, изза значительной деформации гранул в процессе работы, что повышает гидравлическое сопротивление слоя катализатора и расход энергии на транспортирование смеси пара и газов через аппараты, а также низкая термостойкость гранул катализатора, которые выдерживают не более 5 теплосмен 20 - 1000 - 20 С, кроме того, они 5 очень хрупки.В процессе конверсии с использованием кислорода, особенно при повышенном давлении, катализатор подвергается резким изменениям температуры, а в процессе 10. конверсии с паром в трубчатых печах -непрерывному изменению условий сжатия стенками труб, что приводит к измельчению гранул и росту гидравлического сопротивления слоя. Хрупкость катализато ра, используемого в трубчатых пвчах, вслучае нарушения соотношения пар: газ приводит к разрушению катализатора выделяющимся углеродом до пылевидного состояния и выносу этой пыли из реакционных труб,, Совершенная Несовепшепная 300 250 Совершенная Степень совершенства геометрической формы гранулСопротивление сжатию, кг/см-ф 100 фф 100250 50 1 фО8 15 10 Порнстость общая, об. 50 - 60 50 - 60 3 3 3 Порнстость сквозная, об. о/,15 15 23 1 О 20 8 Удельная поверхность, м 9 г Термостойкость, число теплосмен доразрушения гранул ф Более 100 Разрушение с образозапием осколковУдарная прочность гранул Деформация без разрушения на оскол- ки Теплопроведность, кал/см с С О,00121 0,0023 0,16Гранулы предлагаемого катализатора начинают деформироваться без образования осколков, гранулы других катализаторов разрушаются.Числитель здесь и ниже относится к исходной форме катализатора, зпамепатель - е Гранулам после 100 ч раооы В условиях конверсии смеси метан.пар при 800 С." Резкие изменения температуры 20 - 1000 - 20 С. Гранулы предлагаемого катали "атора после00 теплосмен не разрушаются; более высокому числу теплосмен предлагаемый катализатор не подвергается. рых длина отрезков металла превышает их поперечное сечение.Предложенный катализатор имеет сквозные поры, он не может раздробиться, рассыпаться в порошок, слежаться или сильно уплотниться. Катализатор выдерживает большую нагрузку, противостоит ударам, изгибам и другим механическим воздействиям. Поскольку катализатор имеет металлический скелет, его теплопроводность приближается к теплопроводности. Пример 1. Гранулы никелевого активированного катализатора цилиндрической формы высотой и диаметром, равным 16 мм, изготавливают прессованием из никелевых нитей диаметром 0,15 мм и длиной 5 мм. Затем на полученный скелет наносят слой из смеси окислов МО 7 вес, % и А 1,0, 1,5 вес. %. Полученные гранулы имеют открытую пористость около 56%.После 250 ч процесса конверсии природного газа с водяным паром при соотношении пар: газ = 2: 2,2 и температуре 1100 С внешние размеры и пористость катализатора не изменяются. При проведении опыта при указанном соотношении пар: газ и объемной скорости 1000 ч -равновесие достигается в интервале температур 600 - 1100 С. целого куска металла и превосходит теплопроводность известных катализаторов, изготовленных из окислов металлов, более чем в 100 раз.5 Предложенный катализатор имеет малое гидравлическое сопротивление, что позволяет увеличить производительность про цесса конверсии.В табл, 1 приведены в сопоставлении ос О новные характеристики различных катализаторов конверсии углеродов. Полученный катализатор испытываютна деформацию транул при комнатной температуре, Происходит уменьшение высоты 15 и увеличение диаметра на 0,1 мм при усилии сжатия 50 кг/см, на торцовую поверхность цилиндрика, что эквивалентно нагрузке от слоя катализатора высотой 80 м.Проводят испытание на действие ударной 2 О нагрузки. При падении груза весом 1 кгс высоты 1 м гранулы слегка деформируются. Производят также обратку гранул ударами слесарного молотка весом 400 г.Гранулы деформируются, они могут быть 25 перекованы в тонкий лист без образованияосколков,Проводят испытание на термостойкость.Для этого гранулы подвергают резким из335876 Таблица 2 Состав сухого конвертированного газа, об. % Температура,о С сн ы Примечание Нг СО 4,0 4,0 3,9 Конверсия природного газа9,2 0,6 О,О 67,6 72,8 74,3 О,О О,О О,О 12,8 8,2 2,8 6,4 14,4 19,0 600 800 1100 4,0 3,6 3,6 3,5 3,5 3,5 8,6 3,4 0,4 О,О 0,0 0,0 То же О,О О,О О,О О,О О,О О,О 68,2 71,6 74,8 74,2 750 7.0 10,6 14,8 18,1 21,2 18,2 600 700 800 900 1000 1100 12,4 10,2 7,4 3,6 3.,4 3,2 5,2 4,9 5,0 Конверсия н-бутана ф 10,1 4,1 О,6 65,3 69,3 70,7 6,8 11,2 15,4 О,О О,О 6,0 12,6 10,5 8,5 600 7 ОО 800 В процессах конверсии углеводородов любые углеводороды переходят в метан:СНо + Н. СзНВ + СН 4СзНВ + Н 2 - СаН 6 + СН 4С 2 Нб+ Н 2 -2 СН 4 Формула изобретения,менениям температуры; нагревают в печи до 1000 С и быстро охлаждают в струе воздуха до температуры 20 С. Кроме того, их охлаждают в струе азота и также в проточной воде температурой 20 С. Такие резкие изменения температуры - тепло- смены, повторяют с одними и теми же гра. нулами 100 раз. Разрушение гранул не происходит. Полученный катализатор испытывают по примеру 1.Деформация гранул при комнатной температуре происходит при усилии сжатия 95 кг/см 2. Ударная нагрузка не разрушает,гранул на отдельные части, но сопровождается небольшой деформацией. Для испытания на термостойкость произведено 100 теплосмен 20 в 10 - 20 С.Результаты испытаний приведены з табл. 1,П р и м е р 3. Гранулы катализатора кольцевидной формы (диаметр 16 мм Х Х 10 мм и высота 16 мм) изготовляют из нитей стали марки Х 18 Н 9 Т диаметром 0,1 мм и длиной 8 мм и покрывают активирующим слоем с содержанием %0 5 вес. % в смеси с .1 вес, % СгяО,. Открытая пористость гранул 53%.При температуре 600 - 800 С в течение 250 ч в процессе паровой конверсии н-бутана при соотношении пар: газ = 2: 2,2 и объемной скорости 1000 ч -наблюдается термодинамическое равновесие реакции конверсии. После испытания изменения размера и пористости гранул не обнаруПример 2. Скелет гранул катализатора (диаметр 16 мм, высота 5 мм) изтотавливают так же, как в примере .1, и покрывают активирующим слоем, содержа щим 10 вес. % %0 и 2,5 вес. % МдО, Полученные гранулы имеют открытую пористость 61,5%.Равновесное содержание остаточногометана и состав конвертированного газа 10 приведены в табл, 2,жено, Для определения термостойкости проводят 100 теплосмен 20 в 10 - 20 С: разрушений не происходит, деформация гранул наблюдается при усилии сжатия 15 80 кг/см, что соответствует слою катализатора высотой более 100 м.Результаты испытаний приведены втабл, 1.Таким образом, в конвертированномгазе присутствует только СН 4. Катализатор для конверсии углеводородов, представляющий собой окись нике.ля, нанесенную на сформованный носитель, с активирующими добавками, например алюминием, магнием, хромом, отл учаа ющийся тем, что, с целью повыше ния термостойкости, механической прочности, теплопроводности и пористости, в качестве сформованного носителя используют таблетки, приготовленные прессованием металлических волокон и/или нитей, 35 и/или отрезков проволоки, в которых длина отрезков металла превышает их поперечное сечение.