Способ приготовления катализатора

 

Изобретение относится к области химии, нефтехимии и нефтепереработки, в частности, к области очистки водородсодержащих газов в присутствии катализаторов. Сущность изобретения: смешивают порошок активного оксида алюминия, содержащего 0,1-0,3% мас. оксида натрия, с солями никеля и молибдена и азотной кислотой. Азотную кислоту вводят в два приема при соотношении порций от 2,64:1 до 10,8:1. Катализатор содержит оксид никеля 1,5-2,5; оксид молибдена 5,0-8,0; оксид алюминия - остальное. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области очистки водородсодержащих газов от серы, в частности, гидроподготовки сырья для производства водорода путем паровой конверсии нефтезаводских газов. Колебания в составе нефтезаводских газов предъявляют специфические требования к катализатору гидроподготовки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является алюмоникельмолибденовый катализатор, содержащий 4,5% мас. NiO и 17,8% мас.МоО₃ [2] Способ его приготовления, заключается в смешении порошка оксида алюминия с солями никеля и молибдена с добавлением азотной кислоты с последующим формованием, сушкой и прокалкой.

Недостатками этого катализатора и способа его приготовления являются: высокое содержание активных компонентов (4-5% и 17--19% мас. оксидов никеля и молибдена соответственно); низкая эффективность, выражающаяся в неконтролируемом повышении температуры в слое катализатора при его использовании в процессе гидроподготовки нефтезаводского газа с метановым эквивалентом М=0,15; Недостатком способа приготовления катализатора [2] является ограничение по применению в качестве носителя активного оксида алюминия с содержанием оксида натрия не более 0,1 масс; Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности катализатора за счет ликвидации неконтролируемого повышения температуры в слое катализатора, снижение содержания активных компонентов в катализаторе, расширение сырьевой базы носителя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приготовления катализатора путем смешения порошка активного оксида алюминия, содержащего оксид натрия с нитратом никеля, азотной кислотой и аммонием молибденовокислым, азотную кислоту вводят в два приема, а именно, после введения нитрата никеля и после введения аммония молибденовокислого при соотношении первой и второй порций от 2,64:1 до 10,8:1, активный оксид алюминия содержит 0,1% 0,30% мас. оксида натрия, а соли активных компонентов вводят в количестве, обеспечивающем содержание в катализаторе 5-8% мас. МоО₃ и 1,5-2,5 мас. NiO.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что катализатор содержит 5-8 мас. МоО₃ и 1,5-2,5 масс NiO против 17,8% мас. МоО₃ и 4,5% мас. NiO, а способ его приготовления включает введение азотной кислоты в два приема вместо одного и применение оксида алюминия с содержанием оксида натрия 0,1-0,30% мас. вместо 0,10% мас.

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены. Таким образом, они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критериям "новизна" и "существенные отличия".

Примеры осуществления предлагаемого технического решения.

ПРИМЕР 1.

358,8 г порошка активного оксида алюминия с содержанием 0,22% оксида натрия (98% мас. порошка имеет размер менее 50 мкм) загрузили в рабочую ванну месильной машины, добавили 38,4 г шестиводного нитрата никеля, перемешали в течение 15 мин. Добавили 108 мл 10%-ной азотной кислоты, перемешали в течение 15 мин, ввели в смесь 38,0 г аммония молибденовокислого, перемешали 25 мин, добавили 10 мл 10%-ной азотной кислоты, перемешали 15 мин до получения однородной массы.

Катализаторную массу сформовали экструзией через фильеру диаметром 3,2 мм.

Экструдаты провялили на воздухе, просушили при температуре 120^oС в течение 2-х часов, прокалили при температуре 550^oС в течение 8 часов.

Состав катализатора: 7,9% мас. МоО₃ 2,1% мас. NiO 0,21% мас. Na₂O Остальное Аl₂O₃.

Оценку эффективности катализатора в процессе гидроподготовки сырья для производства водорода проводили следующим способом.

Поскольку нерегулируемое повышение температуры в слое катализатора в процессе гидроподготовки сырья для производства водорода связано с протеканием экзотермических процессов гидрокрекинга, то в качестве показателя эффективности катализатора применяли величину ΔT повышение температуры начала гидрокрекинга модельного сырья по сравнению с таковой для катализатора прототипа.

В качестве модельного сырья использовали смесь н-гексана с водородом в мольном соотношении 1:6, что соответствует нефтезаводскому газу с метановым эквивалентом М=0,15.

Процесс проводили на микропроточной установке по ОСТ 38.01130, п.п. 12.1-12.2 а.б.

Начало процесса гидрокрекинга фиксировали хроматографически, по появлению на хроматограммах пиков, соответствующих выходу метана и этана.

ΔT = T₂-T₁,
где
Т₁ температура начала гидрокрекинга н-гексана на катализаторе-прототипе;
Т₂ температура начала гидрокрекинга н-гексана на катализаторе по предлагаемому техническому решению.

Т₁=450^oС.

Критерием эффективности катализатора выбрана величина ΔT = 10°C.

Для катализатора по примеру 1
T₂=465^oC, отсюда ΔT = 15°C.

Прочность катализатора, определенная на раскалывание гранул ножом, составляет 1,20 кг/мм диаметра.

В табл. 1 и 2 приведены также другие примеры реализации (2-4) предлагаемого технического решения, а также сопоставительный по прототипу катализатор ГО-30-7.

Как видно из примеров осуществления катализатора и способа его приготовления предлагаемый катализатор содержит активные компоненты в количестве в 2,5-3,5 раза меньше, чем в катализаторе прототипе.

Эффективность катализатора по выбранному параметру снижения температуры в процессе гидрокрекинга н-гексана превышает критериальное значение на 5-31^oС, а относительно катализатора-прототипа составляет 15-41^oС.

Одновременно расширена сырьевая база носителя по содержанию в нем примеси оксида натрия до 0,3% мас. против 0,1% в способе-прототипе.

Формула изобретения

Способ приготовления катализатора, включающий смешение порошка активного оксида алюминия, содержащего оксид натрия, с нитратом никеля, введение в смесь азотной кислоты и последующее смешение с аммонием молибденовокислым, формование, сушку и прокалку катализатора, отличающийся тем, что азотную кислоту вводят в два приема, при этом вторую порцию вводят после введения аммония молибденовокислого при соотношении первой и второй порций 2,64 10,8 1, причем активный оксид алюминия содержит 0,1 0,3 мас. оксида натрия, а полученный катализатор содержит, мас.

Оксид никеля 1,5 2,5
Оксид молибдена 5,0 8,0
Оксид алюминия Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1