[发明专利]超高温氨分解催化剂的制备方法、由该方法所制备的超高温氨分解催化剂及其应用

说明书

本发明提出一种超高温氨分解催化剂的制备方法、由该方法所制备的超高温氨分解催化剂及其应用。所述方法如下：将50～90份类水滑石复合氧化物粉体进行第一焙烧；将第一焙烧产物和氯化钠配制成第一混合液制备重构材料；将重构材料和5～10份碱性金属氧化物混合进行第二焙烧，将第二焙烧产物与3～10份储氧组分混合均匀，压制成圆柱状颗粒进行第三焙烧；将第三被烧产物于含5～16份硝酸镍和/或0～15份助溶剂内浸渍，至活性组分负载至设计量后，进行第四焙烧，得超高温氨分解催化剂。所述超高温氨分解催化剂能够解决催化剂活性组分金属微粒的迁移聚集、挥发流失和高温烧结的问题，具有抗超高温烧结、抗高床层压力、高抗摔落性能的优点。

技术领域

本发明涉及化工催化剂技术领域，具体涉及一种超高温氨分解催化剂的制备方法、由该方法所制备的超高温氨分解催化剂及其应用，所述的超高温氨分解尤其适用于超大型焦炉煤气净化装置。

背景技术

国内比较典型的克劳斯炉氨分解工艺的单系处理能力一般为5×10⁴m³/h或10×10⁴m³/h(对应焦炉煤气处理量)，这种克劳斯炉用氨分解催化剂的工业化应用已经比较成熟。

为了提高设备运行水平，可以将两套AS净化装置合并为一套，合并后的煤气处理系统的单系处理量高达18×10⁴m³/h、操作温度高达10001300℃。经过改造的系统现在已经成为国内最大的煤气净化处理系统，该系统的复合克劳斯炉内原料汽量倍增，炉内H₂全氧化，炉内水汽含量增高、温度场的均匀性趋劣。且，克劳斯炉体积倍增后，使用的催化剂量也随之倍增，催化剂床层压降大幅度提升，操作条件变得更加苛刻。这对克劳斯炉内的氨分解催化剂在耐压强度、抗摔落性能、抗粉化程度、寿命等方面都提出了新的要求。本发明即是针对此种现状进行的新催化剂研发。

研究发现，镁铝尖晶石由于具有高硬度、高耐温强度、高抗震性能、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。镁铝尖晶石的单位晶胞是由32个立方体堆积成的阴离子O^2-和16个在八面体空隙中的铝离子Al³⁺以及8个在四面体空隙中的镁离子Mg²⁺组成。氧有4个金属配位，其中3个处于八面体中，剩下1个处于四面体中。镁铝尖晶石的单位晶胞结构如附图1所示。镁铝尖晶石的饱和结构使其具有较高的热稳定性，它的晶相结构可以在高温下保持不变，它的熔点高达2135℃。

专利CN108031474A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，该催化剂具有良好的高温活性和稳定性。但是研究也发现，在高温条件下，尖晶石的烧结为固相烧结，其以离子扩散为主，在尖晶石晶格中，O^2-离子的半径较大，其扩散的速度较慢，实际上参与扩散的只有直径较小的Mg²⁺和Al³⁺，一般只能形成一个紧密的堆积框架，难以形成立方晶系的结构。

发明内容

本发明的第一个发明目的在于针对超大型焦炉煤气净化装置更加苛刻的操作条件，提供一种抗超高温烧结、抗高床层压力、高抗摔落性能的超高温氨分解催化剂的制备方法，所述的方法制备的超高温氨分解催化剂旨在解决在高气速、高氨气处理量、高床层压力条件下，催化剂热震粉化、活性组分高温烧结、流失的问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种超高温氨分解催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)重构材料制备：

将类水滑石复合氧化物的粉体进行第一焙烧；

将第一焙烧的产物和氯化钠配制成第一混合液，在一定温度下通入惰性气体，搅拌，静置，冷却，洗涤，抽滤，真空干燥，得重构材料；

(2)催化剂载体颗粒制备：