Катализатор для конверсии углеводородов

ОП ИСАН И Е гц 526381ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Ресоублик(51) М. КлВ 011 35 Государственный комите овета Министров СССло делам изобретений и открытий 53) УДК 66.097,3 (088.8 2) Лвторьг изобретен О. В. Саплиженко, Е. Д. Завелев, В. П. Семенов, Э. Г. Вакк, С. Х. Егеубаев, А, М. Алексеев, Б, Д, Агранат и Т, В. Шевчук Изобретение относится к области катализаторов для конверсии углеводародов.г 1 звест 1 ньг катализаторьг для конверсии углеводородов, применяемые в настоящее время в химичеакой вромьгшленности, которые обычно имеют цилиядричеакую или кольцевидную фарму грабанул.Форма и геометричеакие,размерьг праяул катализатора существенным образом влияют на эффективность каталитичеаких процеасов, так 10 как первостепенное значение для общей активности слоя имеет величина его внешней поверхности,в единице,реакциоаного объема.Существующие фэрмьг и,размеры гранул кольцевидных катализаторов имеют гмалую ве личихну внегиней поверхности слоя катализатора в единице реакционного объема что приводит к недостаточной площади контакта сырья с активной поверхностью катализатора, и значите гьную величину тидравличеакого со противления. 1 ак, например, слой кольцевидного,катализатора, в реакторах кояверсии углеводородов, работающих ари давлении 30 атм, дроизводителыностью 1360 тонн аммиаяа в сути, имеет величину внешяей геометриче акой поверхностями в единице )реакционного объема 2,96 см - , При этом реакторы, загруженные таким катализатором, теряют в слое катализатора давление до 5 авм, что приводит:к анижениго пропуаиной апособности ап параева и к зяачителвному расходу энергии. Ближайшим известным катализато 1 ром по отношению к предлагаемому является катализатор для конверсгги углеводородов на основе окиси никеля, пранулы котОрого выполяеяьг в в;ие выпуклой шестиугольной дризмы, перфорИрованной отверстиями, соосяыми с призмой, причем ось призмы накланена,к ее огановаяию под углом 50 - 70".Однако этот, катализатор имеет недостаточную величину внешней активногг ловерхяости слоя в единице реакционного объема,1 ак, слой катализатора в реаяторах гсоявер. сии углеводородов для,работы под давлением 30 атм производительностью 1360 т в сутки аммиака имеет )расчетнуго,величину внешней активяой геометричеаиои поверхности в единице реакционного объема - 4,4 - 5,0 см - .Катализатор также имеет сравнительно низкую мехаяичеакую прочность 270 - 340 иг/сзг и термостойкость (коэффициен г термостойкости равен 5).Целью, изобретения является увеличение поверхности,катализатора, повышение его,механической,прочности и термостойкости,Указаиная цель достигается тем, что пранулы катализатора выподненьг с профилироваяной внешней и внутренней поверхностью, причем шаг выступов профилированяой внешней поверхности равен 0,5 - 4,0 высоты выступа, внуг)ранней - 0,1 - 1,0 шага выступа вегешней поверхности, выступы профилггровавньгх по526381 3 Таблица 1 Геометрические размеры гранул, мм фигура 4,110,7 6,0 14,09,04,1 1 2 3 20,1 22,5 16,0 1,8 3,5 2,4 6,0 2,3 3,0 2,1 2,2 1,7 верхностей симеют,высотуравную 0,1 - 0,3 диаметра, пранулы, и,раоподожены под углом 1 - 85 к оси гранулы, длина гранулы равна 0,8 - 1,0 ее диаметр,а.Использование предлагаемого катализатора для процесса каталитичеокой 1 конверсии углеводородов в прубчатых реакторах позволяет увеличить внекиюю актианую поверхность слоя катализатора в единице реакционного объема на 15 - 26%, ловысить;механичеокую прочность грабанул на 18 - 32%, повысить термостойкость (коэффициент тор мостойкости увеличивается с 5 до 22 и выше).Гранулы катализатора до предлагаемому изобретению могут иметь разнообразную,конфигурацию (см. фиг. 1, 2, 3).Шаг выступов профилирсиванной поверхности, равный 0,5+4,0 их,высоты, был выбрани, исходя из того, что изготовление выступов при шаге, меньше 0,5 высоты, выступа усложняется, а при шаге больше 4,0 высоты выступа уменьшается:величина геометричеакой,поверхности пранулы. Шаг выступов внутренией проРасположение выступов профилированных поверхностей под углом к оси пранулы (по винтовой линии) дозволяет дополнительно увеличить геометрическую поверхность гранулы за счет увеличения прсотяженности вькступов по бобековым поверхностям пранулы.Приготовление предлагаемого катализатора. П р и м е р 1. 90 г размолотого глинозема и 27 л 20%-ной азопной кислоты перемешивают в омесителе до получения густой однородной пластичной массы, из которой на штекпрессе формуют гранулы носителя, провяливают 10 - 12 час в токе подогретого до 30 - 40 С ,воздуха, сушат лри температуре 130 - 150 С, прокаливают при температуре 1400 С 7 час. Затем,постепенно охлаждают воздухом до 50 - 70 С и запружают в аппарат,:куда подают раствор нитратов никеля (30 - 35% -ный М(40,)2 и алюминия (107 о-ный А 1%0,),). После 15 - 30-,минутной выдерики раствор откачивают в сборник, а через катализатор пропуокают дымовые газы с температурой 300 С до прекращения выделения окислов азота. Для получения катализатора с содержанием 6 - 9% никеля, применяемого для конверсии углеводородов проводят три - четыре пропипки. Готовый катализатор прокаливают при температуре 450 в 5 С.П р и м ер 2, Применяемый в настоящее время катализатор (колыцевидной формы с,размефилиров аиной поверхности выбрани 0,1 - 1,0шага выступов наружной поверхности, исходяиз тото, что при шаге меньше 0,1 усложняется изготовление и увеличивается гидравличе 5 ское сопротивление, снижается механическаяпрочность грабанул, а при шаге больше 1,0 шага выступов наружной поверхности снижаетсягеомегрическан поверхность гранул,С увеличением вьксоты выступов более 0,310 диаметра пранулы механическая прочностьвыступа падает, при высоте выступа менее 0,1диамепра гранулы уменышается геометрическая поверхность пранулы.Расположение выступов лрофилиров анных15 поверхностей под углосм меньше 1 приводит кснижению сгеометрической поверхности гранулы, при углах более 85 возрастает гидравличеакое сопротивление слоя и усложняется изготовление гранул,20 Предлагаемые размеры прянул катализато,ра для процеоса каталитичеокой конверсии углеводородов в трубчатых реакторах представлены в т,абл. 1. рами 14,6 Х 13,3)(6,2 мм, или катализатор, вы полненаый в виде выпуклой шестиуголынойпризмы, перфорированной отверстиями, соосными с призмой с углом а=70, загруженный в промышленный трубчатый реактор с ьнутренним диаметром 96 мм заменяют на ка тализаторвыполненный в виде Пранул, внешняя и внутренняя поверхности которых выпол,нены профилированными, с геометрическими ,размерами гранул по.фиг.,1 табл. 1. Выступы профилированных поверхностей раоположены 35 под углом 3 - 65, предпочтителыно 35 - 40.Длина гранулы 20 мм.Ьлаподаря,замене известных,катализаторовна предлагаемый уменьшение гидравлическопо сопротивления составляет 50 и 12% ф), а уве личение внешней активной поверхности слоя,катализатора составляет 50 и 15. Повышение,механической прочности составляет 18%.Г 1 р и м ер 3. Применяемый в настоящее вре мя катализатор колыцевидной форумы с размерами 15,8 х,15,9)(5,9 мм, или катализатор, вы,полненный в ваде выпуклой шестиугольной призмы, перфорированной отверстиями, соасными с призмой с углом а,=60, загружен,ный в промышленный трубчатый реактор с.внутренним днаметром 96 мм, заменяют на катализатор, выполненный в виде гранул, внешняя и внутренняя поверхности которых выполнены профилировавными, с геомеприче526381 Таблица 2 известные катализаторы Катализатор предлагаемый катализаторпризма а - 60" Исходный Не менее 700 - 800 650 600 После работы в реакторе под давлением 30 атм 350 в 4 270 в 3 480 в 5 Таблица 3 Известные катализаторы Предлагаемый катализатор1кольцевидньш призма Наименование свойств катализатора 3 14,6 Х 13,3 Х 6,2 а,=60 Внешняя поверхность слоя катализатора в единице реакционного объема, см 5,93 - 6,20 2,96 Термостойкость (коэффициент термостойкости)Активность при 800 С (о, остаточного СН 4)Содержание никеля, вес. о; Гидравлическое сопротивление, ,4 20 - 25 10 - 20 0,0 - 0,2 0,0 - 0,2 0,0 - 0,2 6 - 950 - 62 6 - 760 - 70 6 - 7 100 ф Соответственно кольцевидному и катализатору в виде призмы,окими размерами нранул по фиг. 2 табл. 1. Выступы профилированных поверхностей расположены под утлом 1 - 85, предпочтительно 45 - 55. Длина а 1 ранулы 22 мм.Благодаря замене извеспных кап ализаторов на предлагаемый, уменьшение видравлического сопротивления составляет 42 и 8% ф), а увеличение вне 1 пней активной поверхности слоя катализатора составляет 53 и 20%, Повышение механичеокой порочности составляе 1 25%.П р и м е р 4. Применяемый в настоящее время катализатор кольцевидной формы с размерами 15,8)(15,9(5,9 мм, или катализатор, выполненный в виде выпуклой призмы, перфорированной отверстиями, соосными с призмой с углом а 1 -- 50, запруженный в промышленный трубчатый реактор с внупренним диаметром 72 мм, заменяют на катализатор, выпалненПосле 100 час работы в условиях паровой кОнварни природного газа под давлениеи 30 атм остаточное значение прочности грабанул выше, чем у известных,катализаторов.Увеличение механичеокой порочности у,гранул предлагаемого катализатора обусловлено наличием профилированных поверхностей, поный в виде гранул, ввешняя и внутренняя поверхности ко орых выполнены 1 профилированныьии, с геомеприческими размерами гранул по фиг, 3 табл. 1. Вьвстуны профилированных поверхностей расположены под углом 1 - 85, предпочтительно 60 - 70. Длина гранулы - 16 сими.Благодаря замене известных катализаторовна предлагаемый, уменьшение гидравлическо го сопротивления составляет 48 и 10% ф), аувеличение внешней активной поверхности слоя, катализатора, составляет 58 и 26% . Повышение механической прочности составляет 32%.15 Сравнительные данные по испытанию намеханическую прочность известных катализа- торов и,катализатора ло изобретению для промышленных трубчатых реакторов приведены в табл. 2. Механическая прочность гранул, кгсмф скольку выступы на гранулах идрают рольребер жесткости. В табл. 3 приведены сравнительные данныеО сВОйстВах известных катализатороВ и пред лагаемого катализатора, а также по испытанию их на активность и термостойкость,526381 Фор мула изобр етения иг г Составитель Л. Белоус дактор Е. Шепелева Техред 3. Таранеико Корректор Т. ДобровольскИзд.1655 Тираж 864 И Государственного комитета Совета Министро по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 2180/3ЦНИИ ПодписиССР графия, пр. Сапунова,Как видно из таблиц, катализатор по изобретению обладает более высокой тармостойкостью, механической прочностью, внашней активной поверхпостыл слоя в единице реакционного объема и пониженным гидравличеаким сопротивлением,Катализатор для конверсии углеводородов на основе окиси никеля в 1 виде пранул с отверстием, отличающийся тем, что, с целью увеличения поверхности катализатора, повышения его механической прочности и термостойкости, гранулы выполнены с профилированной внешней и внутренней поверхностью, причем шаг выступов профилированной внешней поверхности равен 0,5 - 4,0 высота выступа, внутренней - 0,1 - 1,0 шага выступов внешней поверхности, выступы профилированных поверхностей имеют высоту, равную 0,1 - 0,3 10 диаметра гранулы и расположены под углом1 - 85 к оси гранулы, длина гранулы равна 0,8 - 1,0 ее диаметра.