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《XNC-98合成甲醇催化剂的新进展》.doc
XNC-98合成甲醇催化剂的新进展
李国琨 李卫东 杜勇 王治祥
(西南化工研究设计院) (四川天一科技股份有限公司)
(成都:610225) (泸州:646300)
摘要:
本文介绍了XNC-98催化剂特性及工厂使用情况,并重点介绍了新催化剂生产装置所生产的新催化剂的性能。
关键词:
甲醇 催化剂
1.前言
西南化工研究设计院从20世纪70年代开始从事甲醇催化剂的研究,先后研制成功C302、C302-2、CNJ-206等合成甲醇催化剂,并且广泛应用于国内各种类型甲醇装置上。1995年在CNJ-206基础上进一步研制开发出新型合成甲醇催化剂,1998年通过部级鉴定,命名为XNC-98,1999年5月~2007年4月已在31套甲醇工业装置上使用,催化剂性能优于各厂历史上所使用过的任何一种国内催化剂,各项性能指标均已达到国外先进催化剂的水平。
由于原有催化剂生产装置规模偏小,不能满足国内日益增长的甲醇装置需求。2004年四川天一科技股份有限公司开始进行催化剂新生产的装置设计,并围绕装置建设进行大量的试验。2005年破土动工,2006年5月拥有自主知识产权,自行设计,自主投资建设的900吨/年铜系催化剂生产线建成投产。
该生产线优化了工艺路线,特别在干燥、煅烧、成型工段有重大技术改进,并优化了制备工艺条件。新的生产线采用了先进的控制系统和催化剂专用设备,生产自动化程度高,三废治理好,极大地改善了生产条件,还通过了环保、职业卫生等方面的专业验收。
在新装置上生产的XNC-98合成甲醇催化剂,其活性、选择性、稳定性均有较大的提高,堆比重有所下降,并可生产圆柱型、上下弧面圆柱等形状的催化剂。
新生产线的建立摆脱了生产规模小的瓶颈,生产能力可以同时满足数十家中、大型化工厂对甲醇催化剂的需求。
2.新装置生产催化剂的性能
2.1催化剂的性质
催化剂在全新的生产装置上进行生产,仍以纳米级Zn-Al尖晶石为载体,将活性相负载于尖晶石载体上,并对工艺制备条件做了进一步的优化。
(1)催化剂组成
由铜、锌、铝等氧化物组成。
(2)催化剂主要物理特性
外观: 有黑色金属光泽的圆柱体或上下端面为弧形的圆柱体
尺寸(直径×高): φ5×(4.5~5) mm
堆密度: 1.30~1.35 kg/L
径向抗压碎强度: ≥200 N/cm
2.2催化剂的活性
(1)活性检测条件:
催化剂装量 4mL
粒 度 20~40目
反应压力 5.00±0.05MPa
空 速 10000±300h-1
气体组成 CO 12.9%~13.5%,CO2 7%~7.8%,
惰性气体 9%~10%,其余为H2
催化剂热稳定性考察方法:将催化剂床层温度升至350℃,过热10小时,然后返回到230℃,250℃测定其时空收率,与过热前同温度测定值相比,为活性下降率。
(2)新装置与老装置生产的XNC-98催化剂的活性对比
新装置和老装置生产的XNC-98催化剂以5吨为一个批号,取其代表样,按上述活性检测条件,分别进行活性评价,表中所列数据均为17批样品测定结果的平均值。
表1 新老装置生产的XNC-98催化剂的活性比较
项目 体积时空收率(g/ml.h) 重量时空收率(g/g.h) 210℃ 230℃ 250℃ 210℃ 230℃ 250℃ XNC-98(老装置) 0.67 1.44 1.82 0.53 1.13 1.43 XNC-98
(新装置) 0.71 1.52 1.92 0.57 1.23 1.56 活性提高率(%) 5.97 5.56 5.21 7.55 8.85 9.09 从表1可以看出,由于新装置在干燥、煅烧、成型工段有重大的技术改进,并且对工艺条件进行了进一步优化,使新装置生产的XNC-98催化剂较老装置生产的催化剂的活性有所提高,在210℃~250℃范围内,体积时空收率提高5%以上,重量时空收率提高8%左右。
(3)新装置生产的XNC-98催化剂与国内外催化剂在实验室的测试数据对比
将新装置生产的XNC-98催化剂与国内外最新知名品牌的催化剂,在相同的试验条件下,进行活性和热稳定性测定,用体积时空收率计算的相对活性及过热后活性的下降率列于表2:
表2 XNC-98催化剂与国内外催化剂活性和热稳定性对比
催化剂 相对活性(%) 过热后活性下降率(%) 230℃ 250℃ 230℃ 250℃
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