[发明专利]烃类蒸汽转化催化剂活性评价装置及其试验方法和应用

权利要求书

1.一种烃类蒸汽转化催化剂活性评价装置，包括反应器(9)，其特征在于：反应器(9)顶部连接混合器(8)，混合器(8)分别与氢气储罐(1)、二氧化碳储罐(2)、甲烷储罐(3)、水储罐(4)和石脑油储罐(5)相连；反应器(9)的底部依次与冷凝器(10)、气液分离罐(11)相连，气液分离罐(11)的顶部通过干燥器(12)与气相色谱仪(13)相连，气液分离罐(11)的底部连接液位控制阀(15)；其中，所述反应器(9)位于电加热炉(17)的内部；所述混合器(8)通过水汽化器(6)与水储罐(4)连接，混合器(8)通过烃汽化器(7)与石脑油储罐(5)连接；所述气相色谱仪(13)与计算机控制系统(14)相连；

电加热炉(17)的外部缠绕有电阻丝(18)，采用的是多段式的加热方式；电加热炉(17)的顶部设有鼓风机(16)，鼓风机(16)通过风道(19)与反应器(9)的上部相连；

反应器(9)的材质为40Cr25Ni20、4Cr25Ni35、4Cr25Ni35Nb、4Cr25Ni35WNb、5Cr25Ni35Co015W5中的任意一种；反应器(9)的内部设有热电偶套管(21)，材质为40Cr25Ni20、4Cr25Ni35或4Cr25Ni35Nb；反应器(9)的底部设有用于支撑催化剂床层的托盘(20)；

计算机控制系统(14)由计算机、单回路调节器及可编程控制器组成，采用计算机集中操作管理，或在单回路调节器上操作；

计算机控制系统(14)采用现场仪表和计算机控制，数据自动采集、自动存储、自动打印，温度、压力、液体流量、气体流量自动控制，能够显示带有实时状态数据的工艺流程图及实时趋势图、历史趋势图。

2.一种采用权利要求1所述的烃类蒸汽转化催化剂活性评价装置进行试验的方法，其特征在于：包括烃类蒸汽转化流程和甲烷二氧化碳重整流程，步骤如下：

(1)烃类蒸汽转化流程

石脑油和水经过计量后分别进入烃汽化器(7)和水汽化器(6)内进行加热，将石脑油加热至汽化，将水加热形成过热水蒸汽，然后石脑油、甲烷和过热水蒸气在混合器(8)内混合后进入反应器(9)，与装填于反应器(9)内的待测催化剂进行烃类蒸汽转化反应，反应后的气体依次经冷凝器(10)、气液分离罐(11)分离出水和工艺气，工艺气经过气相色谱仪(13)分析后排放至大气；

(2)甲烷二氧化碳重整流程

甲烷、二氧化碳经过计量后依次进入混合器(8)和反应器(9)，在反应器(9)内与装填于反应器(9)内部的待测催化剂完成甲烷二氧化碳重整反应，反应后的气体依次经冷凝器(10)、气液分离罐(11)分离出水和工艺气，工艺气经过气相色谱仪(13)分析后排放至大气。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

试验工艺条件如下：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：试验工艺条件如下：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：以烃类蒸汽转化的总反应：CnHm+H₂O→eCO+bCO₂+cH₂+dCH₄+eH₂O为指标反应来评价烃类蒸汽转化催化剂的转化活性、选择性；以干点200℃的石脑油为原料，水碳比为2.0，在此进料条件下，运转8h，用气相色谱仪每小时分析一次放空工艺气组成，根据下式计算催化剂的转化率γ、甲烷选择性：

式中：∑C％为放空工艺气中CO、CO2的体积百分数之和；V尾为工艺气的流量，单位为mL/min；m为催化剂的装填量，单位为g；

式中：出口总碳是指CH₄、CO、CO₂、C₂H₄、C₂H₆。

6.一种权利要求1所述的烃类蒸汽转化催化剂活性评价装置的应用，其特征在于：适用于烃类蒸汽转化催化剂的制造企业产品质量控制、烃类蒸汽转化催化剂研发过程中的催化剂样品的性能指标测试、烃类蒸汽转化催化剂研发放大试验阶段的侧线分析和生产装置运行中的烃类蒸汽转化催化剂的应用跟踪分析及催化剂活性衰退的监控指示。