Катализатор для конверсии углеводородов

Катализатор для конверсии углеводородов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ())) 526381

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.02.75 (21) 2123005/04 с присоединением заявки Х (51) М. Кл В 01J 35 02

Совета Министров СССР по лелем изобретений о делам изобретений Опубликовано 30.08.76. Бюллетень Ме 32 (53) УДК 66.097.3 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 21.10.76 (72) Авторы изобретения

О. В. Саплиженко, Е. Д. Завелев, В. П. Семенов, Э. Г. Вакк, С. Х. Егеубаев, А. М. Алексеев, Б. Д. Агранат и Т. В. Шевчук

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области катализаторов для конверсии углевода)родов. г1звест ны катализаторы для конверсии углеводородов, при меняемые .в настоящее. время в химичеакой п ромышлен ности, которые обычно имеют цилиндричеакую или кольцевыдную форму грабанул. ч>орма и геометричеакие,ра зме ры гранул катализато|ра существе(пуным образом влияют Hd эффективность каталитичеаких процеасов, так как пе)р востепен ное значение для общей активности слоя имеет величина его внешней по верхности,в единице,реакциовного объема.

Существующие формы и,размеры гранул кольцевидных катализаторов имеют малую вели чину BHQIIIIHQH пове)рхности слоя катализатора в единице )реакционного объема,, что прнводит IK недостаточной площади контакта сырья с а ктивной поверхностью катализатора, и з|начительную величину гидра)вличеакога сопротивления. TaiK, (Haпрнмер, слой !KovIböåâHäного;катализа тара, в реакторах конверсии углеводородовов, р а б от ающих при давлении 30 атм, тзроиз водителыностью 1360 тонн аммиана в сужи, имеет величину внешней геометрической поверх)ности в единице (реакционного объема 2,96 см — . При этом реакторы, загружен ные TaiKHM катализа тором, теряют .в слое катализатора давление до 5 ат)м, что приводит:,к анижению пропускной апособности аппа рата и к значителыному расходу энергии.

Ближайши м известным каталнзато)ром IIo от)ношению к предлагаемому является катализатор для кон версии углеводородов на основе окиси никеля, пранулы:которого вы полнены в виде выпуклой шестиугольной п)ризмы, перфорированной отверстиями, соосными с призмой, цричем ось призмы )наклонена,к ее основанию под углом 50 — 70".

Одна ко этот, катализатор имеет недостаточ1() ную величину внешней а ктивной поверхности слоя в единице реакционного объема. 1ак, слой катализатора в реакторах конверсии углеводорода в для;работы под давлением

30 атм производительностью 1360 т в сутки

15 аммиа ка имеет )расчет)ную,величину внешней активной геометричеакаи поверхности в единице реакционного объема — 4,e — 5,0 см — .

Катализатор также имеет сравнительно низкую механичеакую прочность 270 — 340 Kir/ам-"

20 и т@р мостойкость (коэффициен г термостойкости равен 5).

Целью, изобретения является увеличение IIQверхности,катализатора, повышение ezo,ìåõàничеакой,прочности. и термостой кости.

iKaeaHHaH цель достигается тем, что пра нулы катализатора выполнены .с профилированной внешней и внутрен ней поверхностью, екричем шаг выступов профилированной внешней поверхности равен 0,5 — 4,0 высоты выступа, 3() внут)рен)ней — 0,1 — 1,0 шага выступа внешней поверхности, выступы профилированных по526381

Таблица 1

Геометрические размеры гранул, мм фигура

4,1

10,7

6,0

14,0

9,0

4,1

2

20,1

22,5

16,0

1,8

3,5

2,4

6,0

2,3

3,0

2,1

2,2

1,7 верхностей ямеют,высоту,:равную 0,1 — 0,3 диаметра пра нулы, и,ра сположены под углом

1 — 85 к оси гранулы, длина гранулы равна

0,8 — 1,0 ее диа.метр,а.

Использование предлагаемого катализатора для процесса каталитической |конверсии углеBogoipojIoв .в прубчатых реакторах позволяет увеличить BIíåøíþþ а ктианую IIQBelpxIHQIcTb слоя катали зато ра в единице реакционно го объема на 15 — 26%, повысить;механическую про чно сть грабанул на 18 — 32%, повысить термостой кость (коэффициент термостой кости увеличиваепся с 5 до 22 и выше).

Гранулы катализатора,по предлагаемому изобретению могут иметь разнообразную,ко нфигура|цию (см. фиг. 1, 2, 3).

Шаг выступов п рофили рс ванной поверхности, равный 0,5+4,0 их,высоты, был выбрани, исходя из того, что .изготовление выступов прои шаге, меньше 0,5 высоты, выступа усложняется, а при шаге больше 4,0 высоты выступа уменьшается:величина геометрической,поверхности пра нулы. Шаг выступов внутрен ней проРасположение BbIIcTQIIQIB п рофилирова нных поверхностей под у1глом к оси II;paIHyabI (IIIO ви нтовой линии) позволяет дополнительно увеличить геометрическую IIOIBelpxIHocTb гранулы за счет увеличения протяженности выступов по бобековым поверхностям пра нулы.

Приготовление п редлагаемого катал изатс ра.

Пример 1. 90 г размолотого глинозема и 27 л 20%-ной азопной кислоты перемешивают в смесителе до получения густой одн ородной пластичной массы, из которой на штекпрессе формуют гранулы носителя, провяливают 10 — 12 ча с в то ке подогретого до 30 — 40 С ,воздуха, сушат лри температуре 130 — 150 С, про каливают п ри температуре 1400 С 7 час.

Затем,по степенно охлаждают воздухом до

50 — 70 С и запружа ют в а п па рат,:куда подают раствор нитратов никеля (30 — 35% -ный

Ni (NO>) и алюминия (10% -ный А1(NO ) ) .

После 15 — 30-ми нутной выдержки раство|р откачивают в сбоpIHHIK, а через катализатор пропускают дымовые газы lc температурой 300 С до прекращения выделения окислов азота. Для получения катализатора с содержанием 6 — 9% никеля, п рименяемого для конверсии углеводородов проводят три †четы пропипки. Готовый катализатор про кали вают при тем пературе 450 †5 С.

П р и.м elp 2. П р именяемый в настоящее время катализатор (колыцевидной фо рмы Ic,ðàçì eф илир ов а|иной поверхности вы бр а н 0,1 — 1,0 шага выступов наружной по)верхности, исходя из тото, что при шаге меньше 0,1 усложняется изготовление и увеличивается гидравличе5 ское COIIIpoTHIBление, снижаемся меха ническая прочность грабанул, à InpH .шаге больше 1,0 шага выступов наружной поверхности снижается геомегрическан поверх|ность гранул.

С у.величением вьксоты выступов более 0,3

10 диаметра пра нулы механическая прочность выступа падает, при высоте выступа менее 0,1 диамепра гра нулы уменышается геометрическая IIIoBepxHQIcTb гра нулы.

Ра сположен ие выступов лрофилирова нных

15 поверхностей под углом меньше 1 приводит к снижению геометрической поверхности гранулы,;п ри углах более 85 возрастает гидравлическое сопротивление слоя и усложняется изготовление гранул.

20 Предлагаемые (размеры rlpaIHyл катализато,ра для п роцесса каталитической конвер сии углеводородов в трубчатых .реакторах представле ны в табл.,1. рами 14,6 13,3)(6,2 мм, или катализатор, вы25 полнен ный в ви де выпуклой шестиуголыной призмы, перфори рова н ной отверстиями, соосными с призмой с углом III —— 70, aalrpyEHeIEIный в промышленный трубчатый реактор с ьнуI,pelHHHIM диаметром 96 мм заменяют на ка30 тализато р,,выполненный в виде Пра нул, eHeIIIIняя и BHUTpBHIHHH IIQBepxiHOIcTH которых выпол,нены профилирова нными, с геометрическими ,размерами гранул по.фиг..1 табл. 1. Выступы профилированных поверхностей ра|сположены

35 .под углом 3 — 65, п редпочтителыно 35 — 40 .

Длина гранулы 20 мм.

ЬлагодalpH .замене известных,катализаторов на предлагаемый у ;меньшение гидравлического сопротивления составляет 50 и 12% " ), а уве40 личение внешней актив ной поверхности слоя ,катализатора составляет 50 и 15%%. Повышение,MexaIHHческой п роч ности составляет

18%.

Пример 3. Применяемый в настоящее вре45 мя катализатор колыцевидной формы Ic IpalaMeрами 15,8)(15,9)(5,9 мм, или катализатор, вы,IIoJIIEIBHEIbIH в BiHIIIe выпуклой шестиугольной .призмы, перфо ржрова н ной OTBelpicTHHMH, соасными с призмой с углом а1 — — 60, загружен50,ный в промышленный трубчатый IpeaIKTolp c днаMeTpoM 96 MM, aaIMBHHIOT .катализатор, выполненный в виде гранул, внешняя и внутренняя по верхности которых выполнены профилировавными, с геометриче526381

Таблица 2 известные катализаторы

Катализатор предлагаемый катализатор колцевидный

Q 114,6y,13,3Х6,2 призма а, =60"

Исходный

Не менее 700 — 800

650

600

После работы в реакторе под давлением 30 атм

350 †4

270 †3

480 †5

Таблица 3

Известные катализаторы

Предлагаемый катализатор

1 кольцевидньш призма

Наименование свойств катализатора,,1 14,6Х 13,3У6,2 а,=60

Внешняя поверхность слоя катализатора в единице реакционного объема, см

5,93 — 6,20

2,96

4,4 — 5,0

Термостойкость (коэффициент термостойкости)

Активность при 800 С (;, остаточного СН )

Содержание никеля, вес.

Гидравлическое сопротивление,,4

20 — 25

10 — 20

0,0 — 0,2

0,0 — 0,2

0.0 — 0,2

6 — 9

50 — 62

6 — 7

60 — 70

6 — 7

100 " Соответственно кольцевидному и катализатору в виде призмы, оки ми размерами пранул по фиг. 2 табл. 1.

Выступы п рофилирова н ных поверхностей ipacположены под углом 1 — 85, пред почтительно

45 — 55 . Длина а1ра нулы 22 мм.

Благодаря замене извеспных кап ализаторов

IHa предлагаемый, уменьшение видравли ческого сопротивления составляет 42 и 8%" ), а увеличение вне1пней а ктиввой поверхности слоя катали затора составляет 53 и 20%. Повышение меха ничеокой порочности соста вляе1

25%.

Пример 4. Применяемый в настоящее время катализатор кольцевидной формы с размерами 15,8к,15,9 (5,9 мм, или катализатор, выполненный в виде выпуклой призмы, перфорированной отверстиями, соосными с призмой с углом а1 — — 50, запруженный в п ро мышлвнный трубчатый ppaIKTop с внут1рен н им диаметром

72 мм, за меняют на катализатор, выполненПосле 100 час работы в усл овиях паровой

Ho II app HH природного газа IIQII, давлением 30

a re остато IHîå з начение порочности грабанул выше, чем у известных,катализаторов.

Увеличение меха нической порочности у,гранул предлагаемого катализатора обусловлено наличием профилированных поверхностей, поный в виде гранул, в вешняя и внутренняя поверхности:ко I орых выполнены п рофилирова нны ми, с геомепрически ми размерами гравул по. фиг. 3 табл..1. Выступы профилированных поверхностей ра сположены под углом 1 — 85, предпочтительно 60 — 70 . Длинна гравулы—

16 сими.

Благодаря замене известных катализаторов на предлагаемый, уменьшен ие гидравлическо10 го сопротивления составляет 48 и 10%" ), а увеличение внешней активной поверхности слоя, катализатора, составляет 58 и 26% . Повышение мехавичеокой проч ности составляет

32%.

15 Сравнительные да нные по испытанию на механическую прочность известных катализаторов и,катализатора ло изобретению для промышленных трубчатых реа кторов п риведены в та бд. 2.

Механическая прочность гранул, кг см скольку выступы на гранулах играют роль

«ребер жесткости».

В табл. 3 приведены сравнительные данные о сВойстВах изве т ных катализаторо в и npm25 лагаемого катализатора, а та кже по испытанию их на активность и термостойкость.

526381

Ф о р м у л а и з о б.р е т е и и я

Hue 1

Юиг г

Составитель Л. Белоус

Техред 3. Таранеико Корректор T. Добровольская

Редактор Е. Шепелева

Заказ 2180/3 Изд. № 1655 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Как видно из та блиц, катализатор по изо|бретению обладает более высокой тармостойкостью, механической прочностью, внешней активной поверх постыл слоя в единице реакцио нного объема и по ниженным гидра|вличеаким сопротивлением.

Катализатор для конверсии углеводородов на основе окиси никеля в виде пра нул с отверстием, отличающийся тем, что, с целью увеличения поверхности катализатора, повышения его механической прочности и термостойкости, гранулы выполнены с профилированной внешней и внутренней поверхностью, причем шаг выступов профилированной внешней поверхности равен 0,5 — 4,0 высота выступа, внутренней — 0,1 — 1,0 шага выступов внешней поверхности, выступы профилированных поверхностей имеют высоту, равную 0,1 — 0,3 диаметра гранулы и расположены под углом

1 — 85 к оси гранулы, длина гранулы равна

0,8 — 1,0 ее диаметра.