造孔剂对烃类一段转化催化剂性能的影响

刘 阳，严会成，许云波，李华波，李文静

（四川蜀泰化工科技有限公司，四川大英 629300）

造孔剂对烃类一段转化催化剂性能的影响

刘 阳，严会成，许云波，李华波，李文静

（四川蜀泰化工科技有限公司，四川大英 629300）

选用不同种类开孔剂，对传统烃类一段转化催化剂载体进行了改性。改性后载体性能测试表明，改性后的催化剂载体的孔结构、强度等性能明显提高，特别是甲基纤维素改性后所得催化剂的催化活性更加优异。

造孔剂；烃类转化催化剂；载体；催化活性

1 前言

烃类蒸汽转化是合成氨流程中能耗最大的工段，随着合成氨工艺的发展，各种节能的新工艺相继出现，对烃类一段转化催化剂的使用要求越来越严苛，如需适应高的碳空速，低的水碳比、更复杂的原料组成等[1]。这就对一段转化催化剂本身（侧压破碎强度、耐热性能、催化活性、使用寿命等）要求更高。

众所周知，固体催化剂主要是由载体、活性组分、助剂三个部分组成；催化剂的性能由三者协同作用决定。载体的主要作用是赋予催化剂一定的形状、强度、耐热性和分散活性组分，以防止反应过程中催化剂的活性组分聚集、烧结，以及提供反应进行的场所（表面积和孔结构）等[2]；在活性组分及助剂一定的情况下，催化剂的性能主要取决于载体的结构，而纯氧化铝载体的比表面小，通常需加入适宜的造孔剂，提高载体的比表面，获得更理想的孔结构。由此可见，造孔剂对催化剂的使用性能影响深远。因此，本文选用不同类型的造孔剂对氧化铝载体进行改性研究，并考察了不同类型造孔剂对所制备催化剂强度、吸水性、催化活性的影响。

2 实验部分

2.1 实验原料及仪器

2.1.1 实验原料

工业级α-Al2O3，市售；石墨，市售；甲基纤维素，羧甲基纤维素，醋酸纤维素，木屑，市售；硝酸镍，自制。

2.1.2 主要仪器

QM-50小型球磨机，莱州市通聚化工机械厂；YH-20型粉末成型机，宝鸡忠诚制药机械设备有限公司；101型电热鼓风干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；箱式电阻炉，沈阳市节能电炉厂；5L烧杯，天津玻璃仪器厂；SC-200型气相色谱仪，重庆川仪分析仪器公司；YHKC-4A型自动颗粒强度测定仪，姜堰市银河分析仪器厂。

2.2 催化剂的制备

2.2.1 催化剂载体制备

将工业级的α-Al2O3与一定量的造孔剂一起加入间歇式球磨机进行球磨，球磨至物料粒度为45μm左右；经压制成型、1 400℃高温煅烧制得六孔异形载体。其中造孔剂分别选择甲基纤维素，羧甲基纤维素，醋酸纤维素，木屑，制备所得的载体对应代号分别为1，2，3，4；不加造孔剂样品代号为5。

2.2.2 催化剂活性组分负载

催化剂活性组分负载采用浸渍法，取3L自制一定浓度的硝酸镍溶液加入5L烧杯中，并将带液烧杯置于恒温水浴锅中保持溶液温度为70～90℃，将所制备的催化剂载体1，2，3，4，5分别置于硝酸镍溶液中浸渍1h，然后在鼓风干燥箱中烘干2～4h，最后在马弗炉中于400～500℃煅烧4～6h，即得半成品催化剂；再次浸渍、烘干、煅烧半成品催化剂，即得催化剂样品C1，C2，C3，C4，C5。

2.3 催化剂性能测试

2.3.1 催化剂强度测定

随机取20颗催化剂载体，在YHKC-4A型自动强度测定仪测定其径向压碎强度，取平均值为催化剂载体强度。

2.3.2 载体水孔容测定

称一定量的载体置于装有去离子水的烧杯中，并让去离子水没过载体煮沸3min，浸泡1h后取出，沥去水分后称重，计算载体的质量增加占载体原始质量的百分数，即得载体的吸水率。

2.3.3 催化剂活性检测

催化剂的本征活性评价采用固定床微型反应器催化剂活性检测，反应器采用模拟工业列管的304不锈钢反应管（尺寸为Φ25mm×3mm×750mm）。进行催化剂活性评价时，首先将粒度为1～2mm催化剂样品3mL和一定量的瓷粒混合均匀一并装入反应管的等温层，活化催化剂12h；催化剂活性测试按照HG/T2273.4—2014要求进行测试[3]。测试气体分析采用重庆川仪分析仪器公司的SC-200型气相色谱仪，H2为载气，热导检测仪，TDX-1填充柱，柱温100℃，热导电流120mA。

图1 烃类蒸汽一段转化催化剂活性检测装置流程图

3 结果与讨论

3.1 不同造孔剂对催化剂物化性能的影响

工业级α-Al2O3粉料作为烃类转化催化剂的原料，其细孔分布的结构载体孔容仅为0.15～0.20mL/g，其中大于300nm的孔仅占总孔容10%～20%[4]。由此可见，需要得到孔容大于0.25mL/g的载体，在成型时需加入适当的造孔剂对其孔结构进行改性。表1列出了不同造孔剂对载体性能的影响。

Effect of Pore-forming Materials on Performance of Reforming Catalyst for Primary Reformer

Liu Yang，Yan Hui-cheng，Xu Yun-bo，Li Hua-bo，Li Wen-jing

Using different kinds of pore-forming materials，the carrier of traditional reforming catalyst for primary reformer was modified.After that，the performance of the carrier showed that the pore structure and strength of the modified carrier were obviously improved；especially the catalytic activity of the catalyst was improved after the modification by using the methyl cellulose.

pore former. hydrocarbon reforming catalyst; carrier; catalytic activity

426.62

A

1003–6490（2016）09–0004–02

2016–08–20

刘阳（1989—），男，四川三台人，工程师，主要从事环保催化剂、加氢催化剂、天然气制氢催化剂开发和改性工作。