Носитель для катализатора конверсии метана

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскняСециапистическнаРеспублик1957948(22) Заявлено 29,08. 80 (21) 3210832/23-04 Р 11 М Кт з В 01 3 35/04 С 01 В 3/38 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Опубликовано 15.09,82. Бюллетень Йо 34 Дата опубликования описания 15,09.82 Государственный комитет СССР по деяам нюбретеннй н открытий(54) НОСИТЕЛЬ ДЛЯ КАТАЛИЗАТОР КОНВЕРСИИ МЕТАНА Изобретение относится к носителям катализатора для конверсии углеводородов и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, машиностроительной, металлургической отраслях промышленности для процессов каталитического превращения углеводородов спаром, угле- кислым газом, кислородом, воздухом или с их смесями.Известен носитель для катализатора конверсии углеводородов, представляющий собой коническую тарелку с отверстием в центре, имеющую на внутренней стороне один кольцевой и два винтовых выступа от центра к краю при расположении поверхности перфорированной тарелки к поверхности реактора под углом 30-60 о Г 1). Однако при больщой внешней поверх- насти катализатора, полученного на основе этого носителя, доступная поверхность его невелика, а гидравлическое сопротивление по сравнению с кольцевым носителем составляет 70, В. процессе эксплуатации катализатора в реакции метана механическая прочность его значительно снижается и составляет 250 кгс/см 1. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и. достигаемо 1му эффекту является носитель для катализатора конверсии метана, представляющий собой гранулу с отверстием в центре и с.канавками на боковойее поверхности. При этомдля увеличения механической прочности и термостойкости, гранулы выполнены спрофилирующей внешней и внутреннейповерхностью 2).Однако известный носитель длякатализатора конверсии метана характеризуется недостаточно высокой5 доступной внешней поверхностью катализатора, приготовленного на основе этого носителя (3,10-4,15 см "),при сравнительно большом гидравлическом сопротивлении газовому пото 20 ку (50-62 относительно кольцевогоносителя) и значительным снижениеммеханической прочности при эксплуата"ции катализатора в процессе конверсии метана (от 700-800 до 48025 540 кгс/см ),Целью изобретения является увеличение доступной поверхйости ката;лизатора на основе носителя и егомеханической прочности в процессе эксплуатации н снижение гидравли 957948На фиг. 1-3 изображено различноерасположение отверстий гранул носителя. 151Шаг между отверстиями, равный(0,4-1,2) диаметра отверстия, выбирается, исходя из того, что при шаге между отверстиями меньше 0,4 диаметра отверстия, уменьшается меха- ;уническая прочность гранул, а пришаге между отверстиями, большим1,2 диаметра отверстия уменьшаетсявнешняя поверхность катализатора,приготовленного на основе носителя.П р и м е р 1. Смешивают размолотый глинозем с 20-ной азотной кислотой в смесителе до получения густойоднородной пластичной массы. Полученную массу загружают в бункер экструдера,Диаметр отверстия экструдера 15 мм.В экструдере устанавливают 7 стержней с диаметрами 3 мм, причем одинстержень располагают по оси экструдера, а 6 равномерно (угол между отверстиями ба) на окружности с диаметром 8 мм, Шаг между стержнями3 мм. На внутренней поверхности экструдера выполняют 8 выступов подуглом 45 друг к другу, которые создают на боковой поверхности экструдированного жгута канавки с радиусом 1,5 мм. Жгут разрезают на цилиндрические гранулы 15 х 15 мм (фиг.1).На основе носителя, приготовленно го предложенньм способом, готовят катализатор путем трехкратной пропиткив растворе азотнокислых сЬлей никеля и алюминия с последующей сушкойи прокаливанием при 500 ф.С. Содержание М 10 7.Полученный катализатор загружа-,ют в реакционные трубы агрегата син-.теза аммиака мощностью 1360 т/сут.Объемная скорость процесса И1500 ч "; давление на входе 36 ати,температура выхода конвертированного газа Тэ,х= 780 ОС, соотношениепар:газ = 3,7:1, По сравнению с известнымн катализаторами при этихусловиях обеспечивается увели-бОчение внешней доступной поверхностина 40. Это позволяет проводить процесс со 100 степенью конверсии приТе,= 780 С. Увеличение прочностизерйкстого слоя в процессе эксплуа Гидравлическое сопротивление слоя катализатора на основе предложенного носителя составляет 50 от гидравлического сопротивления слоя применяемого промышленного катализатора и на 15-20 меньше гидравличесКого сопротивления слоев известных катализаторов. П р.и м е р 3. Носитель готовят аналогично примеру 1, только параметры экструдера меняют следующим образом.Диаметр отверстия экструдера 25 мм. В экструдере устанавливают 7 стержней с диаметрами 3 мм, причем один стержень расположен по оси экструдера и по 3 стержня расположено по разные стороны от центра экструдера на расстоянии 6,мм. Шаг между стержнями 5 ью. На внутренней поверхности экструдера выполнено 4выступа под углом 45 О друг к другу,ческого сопротивления газовому потоку.Укаэанная цель достигается тем, что носитель для катализатора конверсии метана представляет собой гранулу с отверстием в центре и распо ложенными на окружности с диаметром, равным 0,24-0,60 диаметра гранулы, отверстиями с шагом между ними, соответствующим 0,6-2,0 их диаметра, и с канавками на боковой ее 1 О поверхности. тации составляет при этом 1,5-2,2 раза,Гидравлическое сопротивление слоякатализатора на основе предложенного носителя составляет 40 от гидравлического сопротивления слоя применяемого промышленного катализатораи на 20-30 меньше гидравлическогосопротивления слоев известных катализаторов.П р и м е р 2. Носитель готовятаналогично примеру 1, только параметры экструдера меняют следующим образом.Диаметр отверстия экструдера20 мм. В экструдере устанавливают5 стержней с диаметром 4 мм, причемодин стержень располагают по осиэкструдера, а 4 равномерно (уголмежду отверстиями 90 О) на окружностис диаметром 12 мм. Шаг между отверстиями 8 мм (Фиг. 2). На внутреннейповерхности экструдера выполняют 4выступа под углом 90 друг к другу,которые создают на боковой поверхности экструдированного жгута канавки с радиусом 2 мм. Жгут разрезают нацилиндрические гранулы с высотой20 мм.Приготовление, катализатора наоснове экструдированного носителяи параметры процесса при эксплуатации катализатора аналогичны приведенным в примере 1.Использование катализатора наоснове этого носителя по сравнениюс известными катализаторами обеспечивает увеличение внешней доступной поверхности на 30, что позволяет проводить процесс со 100 степеньюконверсии при Твь,= 780 С. Прочностьозернистого слоя в процессе эксплуатации увеличивается при этом 22,5 раза.957948 которые создают на боковой поверхности экструдированного жгута канавки с радиусом 1,5 мм (фиг. 3). Жгут разрезают на цилиндрические гранулы с высотой 25 мм.Приготовление катализатора на основе зкструдированного носителя й параметры процесса при эксплуатации аналогичны приведенным в примере 1,Использование катализатора на основе предложенного носителя по сравнению с известными катализаторами при данных условиях обеспечивает увеличение внешней доступной поверхг1Характеристика катализаторовшщ Вш щщще ша щ шшшшшщщщ Параметры Предложенный Известные С 2 З Ищ ш5,93,4 4,15 Гидравлическое тивление, , п нению с пром ными кольцевыми тализаторами сопро- срав- ыдлен- ка 50-62 До 100 п 800 С-тепень конверсии и.95-99 при 100 при 980 ОС 780 С И=6000 ч " Я=4000 ч 100 Механическая п ность, кгс/см 0-850 700-80 сходна 600-700 700-80 800 через 100 ч р ты при 30 атм 480-540 Содержание й. в катализаторе (в пересчете на МО) В предлагаемом изобретении пб сравнению с известным вследствие предложенной формы увеличена внешняя поверхность катализатора на основе предложенного носителя с учетом экранирования гранул до 4,15- 4,55 см(против 3,10-4,75 см"), тем самым повышена степень конверсии углеводородного сырья на 15-20; значительно увеличена механическая прочность гранул в период эксплуатации: до 600-840 кгс/си (против 480- 540 кгс/см). Применение предлагаемого носителя позволяет значительно снизить гидравлическое сопротивление Внешняя поверхностькатализатора, смДоступная внешняя иверхность катализатора с учетом экранрования гранул, см " ности на 20, увеличение прочности зернистого слоя в процессе эксплуатации составляет при этом 1,5- 2 раза.Гидравлическое сопротивление слоясоставляет. 30-35 от гидравлического сопротивления слоя промьюиленного катализатора и на 35-40 меньше гидравлического сопротивления слоев известных катализаторов.10 Результаты испытаний различныхмодификаций (фиг. 1 - 3) катализаторов, приготовленных на основе предложенного и известных носителей, представлены в таблице. фиг. 1 фиг. 2 фиг, 3 00-650 750-840600-650 зернистого (слоя до 30-50 против50-62).формула изобретенияНоситель для катализатора конверсии метана, представляющий собойгрйнулу с отверстием в центре и скайавками на боковой ее поверхности,.о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, ,ф 1 с целью увеличения доступной поверх 1ности катализатора на основе нооитеда и его Механической прочности впроцессе эксплуатации.и снижениягидравлйческого сопротивления газо вого потока, на оиружности с диа957948 46 ф. сР. ж 583 Подписное аз 6659 ВНИИПИ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная 1.метром, равньщ 0;24-0,60 диаметрагранулы, расположены отверстия с ша.гом между ними, соответствующим0,6-2,0 их диаметра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. 1, Авторское свидетельство СССРР 533390, кл, В 01 Э 35/02, 1974. 2, Авторское свидетельство СССРР 526381, кл. В 01 4 35/02, 1975