[發(fā)明專利]一種甲烷化催化劑升溫還原方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310396447.0
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103464219A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許云波;楊典明;李文靜;王靈翼
• 申請（專利權(quán)）人: 四川蜀泰化工科技有限公司
• 主分類號: B01J37/18
• 分類號: B01J37/18
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 徐麗維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種甲烷化催化劑的升溫還原方法，特別是涉及甲烷化催化劑氧化鎳的升溫還原方法。?

背景技術(shù)

在合成氨廠及制氫裝置中，甲烷化是氣體凈化的最后步驟。合成氣中少量的碳氧化物在甲烷化催化劑存在下與氫氣反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成易于除去的水與惰性的甲烷，以保護氨合成或加氫催化劑。甲烷化過程是一種既方便又經(jīng)濟的氣體凈化方法，在現(xiàn)代氨廠設(shè)計中廣泛采用這一工藝。CO和CO₂的甲烷化過程中伴隨很多副反應(yīng)，具體反應(yīng)如下所示：?

CO+3H₂→CH₄+H₂O?????????ΔH⁰=-206KJ/mol(1)?

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O???????ΔH⁰=-165kJ/mol(2)?

CO+H₂O→H₂+CO₂??????????ΔH⁰=-41kJ/mol(3)?

2CO→C↓+CO₂????????????ΔH⁰=-173kJ/mol(4)?

CH4→C↓+2H₂????????????ΔH⁰=75kJ/mol(5)?

目前甲烷化反應(yīng)催化劑是以氧化鋁及其他助劑為載體的鎳系催化劑。一般都是載體上負載氧化鎳，而在甲烷化過程中，活性組分是單質(zhì)鎳，因此在大型裝置裝填甲烷化催化劑后，需對甲烷化催化劑進行升溫還原，升溫至450℃，將氧化鎳全部轉(zhuǎn)化成單質(zhì)鎳，才可更好地進行甲烷化反應(yīng)。升溫還原越徹底，催化劑反應(yīng)活性越高。甲烷化催化劑還原升溫開始溫度可控制在200～250℃。按目前的知識，按方案速度逐漸升溫至450℃，可將氧化鎳全部轉(zhuǎn)化成單質(zhì)鎳，甲烷化反應(yīng)進行較完全。并且都要控制其不要飛溫，以免損害設(shè)備和催化劑的使用壽命。一般均使用工藝氣還原，當(dāng)一部分氧化鎳被還原成金屬鎳后，在300℃系統(tǒng)中開始有CO₂放出，便開始有甲烷化反應(yīng)，因此以往還原所用氣體要求一氧化碳和二氧化碳的總含量盡可能低，通常控制在CO+CO₂≤0.7%。但本企業(yè)發(fā)現(xiàn)控制含碳氣體含量，讓其稍微飛溫，將床層溫度A升至500℃﹤A﹤600℃，時間﹤2h，催化劑的活性更好。但不要溫度更高，時間更長，否則要損害設(shè)備和催化劑的使用壽命。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種甲烷化催化劑的升溫還原方法。依靠還原氣體自身的強放熱甲烷化反應(yīng)放出的熱量，提高床層溫度，節(jié)省成本，經(jīng)濟實惠。?

一種甲烷化催化劑升溫還原方法，用H₂還原氣將氧化態(tài)的甲烷化催化劑還原為單質(zhì)，使其具有活性，在還原反應(yīng)按升溫曲線升至400℃左右，無上漲趨勢情況下，向工藝氣中加入含碳氣體，使含碳氣體與氫氣發(fā)生反應(yīng)放熱，在達到450℃時，提升床層溫度A至500℃﹤A?﹤600℃，時間﹤2h。此時催化劑活性更好，甲烷化反應(yīng)進行更徹底。?

按目前的知識，行業(yè)內(nèi)都認為升溫至450℃，可將氧化鎳全部轉(zhuǎn)化成金屬鎳，甲烷化反應(yīng)進行較完全，一直控制還原反應(yīng)飛溫在450℃溫度下。本方法發(fā)現(xiàn)讓其稍微飛溫，至500℃﹤A﹤600℃，時間﹤2h，催化劑的活性更好。另過去為防止CO₂在金屬鎳下的甲烷化反應(yīng)，300℃以上就控制在CO+CO₂≤0.7%。本方法發(fā)現(xiàn)加入≤1%的含碳氣體沒有影響催化劑的活性，反而其活性更高。?

所述含碳氣體含有CO或/和CO₂。可以是脫碳凈化氣，含有少量CO和CO₂，CO＜2％和CO₂＜0.3％。?

CO或CO₂的加入，使得發(fā)生更多的甲烷化反應(yīng)。方程式如下：?

CO+3H₂→CH₄+H₂O??????????ΔH⁰=-206KJ/mol(1)?

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O????????ΔH⁰=-165kJ/mol(2)?