CN104841491A - 一种陶瓷丝网加氢保护剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷丝网加氢保护剂，它由20-30wt%的拟薄水铝石、40-55wt%的氧化铝粉、10-20wt%的碳化硅粉、2-5wt%稀土镁合金粉、2-5wt%氧化锆粉和3-5wt%高岭土为原料组成形成粉料，再在粉料中加入辅剂和适量的水经球磨混合后调配成粘度为涂4杯22～30秒，然后过滤得到浆料，将海绵基体浸渍在上述浆料中，静置后取出去除多余浆料，制成坯体，将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1280℃保温烧制而成，它的比重轻，孔隙率高，堆积密度小，容杂能力比蜂窝孔陶瓷保护剂提高了30%以上，比传统瓷球（瓷环）相比提高了50%以上，由于保护剂孔隙多，液体在其上的流通速度加快，活性增强，因而加快了催化反应速度，提高了加氢脱硫处理效果。

Description

一种陶瓷丝网加氢保护剂

技术领域

本发明涉及催化剂保护剂，尤其涉及陶瓷的丝网加氢保护剂。

背景技术

众所周知，固定床反应器是炼油、石化、化工、环保和冶金等行业中重要的设备装置，它主要用于塔内催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉和炼油中的催化重整、加氢脱硫、加氢裂化与精制，以及乙烯氧化、乙苯脱氢等。渣油加氢保护剂是固定床加氢脱硫处理技术中的关键，在加工过程中，在渣油处理过程中原料油中的金属杂质（如V、Ni、Ca、Fe等）和垢物（如焦炭）很容易沉积在催化剂表面和催化剂颗粒之间的空隙内，一方面它会堵塞催化剂孔口，导致催化剂失活，另一方面又造成床层压力降快速升高，导致频繁停工或需更换催化剂，降低床层使用效率和催化剂寿命，造成经济损失。为此，为保证生产正常运转，根据催化剂在反应器中位置不同，在催化剂上必须覆盖一定量高性能的加氢保护剂，使最先接触渣油原料的保护剂具有最大的床层空隙率，防止催化剂堵塞，不仅有利于提高催化剂活性，而且可防止床层压力降快速升高。据固定床反应器中催化反应温度分布、压降大小、气液性质、催化效率和运行工作成本等各方面的综合工艺要求，对于固定床反应器内催化剂的保护剂不仅要求强度高、耐酸碱性好，而且要求其空隙率高、比表面积大，横截面孔隙分布分散均匀。在固定床反应器中用于催化剂的加氢保护剂传统上主要由瓷球、瓷环。瓷球虽然具有强度高、耐酸碱性好的特点，但它们存在下述缺点：一是由于瓷球本身结构的限制，空隙率低、比表面积小，导致固定床反应器中压降过大，增加反应物的流动阻力，降低反应物有效接触的频率，从而影响固定床反应器的催化反应效率；二是瓷环虽然空隙率较高，但瓷环颗粒之间孔径过大且分布不均匀，使其拦截杂质能力降低，支撑小规格催化剂有诸多限制，影响了处理效果，缩短了固定床反应器使用周期，增加了运行工作成本。因此在石油炼化催化反应中，由于催化剂本身是一种强度较低，堆积密度小的物质，针对现有固定床层中瓷球、瓷环等催化保护剂不适应石油炼化催化反应要求的问题，在石油炼化催化反应中人们开始大量使用强度较高、耐酸碱性好，空隙率高、比表面积大，横截面孔隙分布分散均匀、拦截杂质能力较好的蜂窝陶瓷作为催化加氢保护剂。但随着原油变重，质量变差，以及原油的深度利用开发，重油原油的杂质含量高，在炼油固定床反应器的催化反应中，现有蜂窝陶瓷保护剂还存在下列不足之处：一是虽然蜂窝陶瓷保护剂具有上述优点，但由于其受模具结构和机压制成的限制，蜂窝陶瓷不能形成三维网状互通开孔结构，杂质的吸附和包容都是独立和有限的，因而其容杂能力（容杂量）有限；二是由于原油杂质增多，杂质容易积沉在反应器中催化剂和保护剂之间的界面上，反应相在界面上不能形成很好的催化反应，不仅造成反应器油气通道堵塞，使反应器内的压力降上升，且还可能会使催化剂过快沉碳和结焦，从而缩短催化剂的使用寿命。

发明内容

针对上述现有技术中蜂窝陶瓷加氢保护剂所存在的问题，本发明提供了一种不仅比重轻、孔隙率高、强度好、且其内部和表面具有三维网状互通大孔结构、具有超强容杂质能力，能对催化剂能起到很好保护作用的加氢保护剂。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述陶瓷丝网加氢保护剂由20-30wt %的拟薄水铝石、40-55wt %的氧化铝粉、10-20wt %的碳化硅粉、2-5wt %的稀土镁合金粉、2-5 wt %的氧化锆粉和3-5wt %的高岭土为原料组成，其内部和表面具有三维网状蜂窝开孔，并按下述方法制备而成：

a、按重量百分比将拟薄水铝石、三氧化铝粉、碳化硅粉、稀土镁合金、氧化锆粉和高岭土原料经球磨混合筛分制成粉料，

b、再在粉料中加入粉料总重量3-7%的甲基纤维素、2-5%的聚氨脂、1-3%的润滑剂和适量的水经球磨混合后调配成粘度为涂4杯22～30秒，然后过滤得到浆料，

c、选择最小孔径为0.1毫米以上的海绵基体，将基体浸渍在上述浆料中，静置后取出去除多余浆料，制成坯体， 

d、将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1280℃保温烧制，保温3-5小时，冷却出炉，即可制得陶瓷丝网加氢保护剂。

本发明外形为扁圆柱体、方体或长方体等，所述有机粘接剂为甲基纤维素、也可是桐油等；所述聚氨脂为发泡剂；所述润滑剂为甘油或滑石粉等。

本发明加入少量的稀土镁合金粉，利用稀土镁合金粉具有密度低、比强度和刚性高以及吸附能力和活性好的特点，来细化晶粒，强化基体，使其在基体的强度和高温蠕变性得到提高，在同样的强度下可减少基体的占用空间，增加空隙。还可提高转化效率和反应速度。

本发明通过加入氧化锆粉材料，可进一步提高保护剂基体的强度和耐温性，同时可避免基体在烧制中粉化和出现塌陷，确保基体在大的孔隙率和高温下使用时可保持结构稳定牢固，不易损坏和失效。

本发明化学成份重量百分比是：三氧化铝：60-65%，碳化硅：23-27%，氧化镁2-5.5%，氧化锆2-5%、稀土0.02-0.05%，其余为杂质。

本发明主要物理技术指标是：

密度：0.5-0.8g/cm3，  耐酸度:≥99.48%，耐碱度: ≥ 98.21% ，

孔隙率：≥85%，最大使用温度；1600℃，

抗压强度：横向：≥50KN/颗， 纵向：≥0.48KN/颗，堆积密度：500-600kg/m^3，， 比表面积:≥1000m²/m³，

最大容杂能力:≥600Kg/m³。

本发明所述陶瓷丝网加氢保护剂与现有保护剂相比具有以下优点：

1、密率低，抗压强度好，

2、抗急冷急热温度高，热蠕变性好，

3、保护剂表面和内部具有三维网状通的开孔，孔眼几乎不堵塞，与挤压成型的蜂窝孔陶瓷相比，其孔隙率可达到85%以上，相比提高了30%以上，

4、容杂能力可达到420Kg/m³以上，容杂能力比蜂窝孔陶瓷保护剂提高了30%以上，比传统瓷球（瓷环）相比提高了50%以上，

5、由于保护剂孔隙多，液体在其上的流通速度加快，活性增强，因而加快了催化反应速度，提高了加氢脱硫处理效果。

具体实施方式

实施例1，所述丝网加氢保护剂由25wt %的拟薄水铝石、45wt %的氧化铝粉、20wt %的碳化硅粉、3wt %的稀土镁合金粉、4 wt %的氧化锆粉和3wt %高岭土为原料组成，其内部和表面具有三维网状蜂窝开孔，并按下述方法步骤制备而成：

a、按重量百分比将拟薄水铝石、三氧化铝粉、碳化硅粉、稀土镁合金、氧化锆粉和高岭土原料经球磨混合筛分制成粉料，

b、再在粉料中加入粉料总重量5%的甲基纤维素、3%的聚氨脂、2%的甘油和适量的水经球磨混合后调配成粘度为涂4杯22～30秒，然后过滤得到浆料，

c、选择最小孔径为0.1毫米以上的海绵基体，将基体浸渍在上述浆料中，静置后取出去除多余浆料，制成坯体， 

d、将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1280℃保温烧制，保温3-5小时，冷却出炉，即可制得陶瓷丝网加氢保护剂。

所述稀土镁合金主要是稀土（Re）含量为3-10%，其它主要成份为镁和硅，可选用Mg-9Gd-4Y-0.6Zr或AE41、AE42等。所述适量的水是指的浆料达到粘度要求时的水。

经检测本实施例1的性能指标如下：

密度：0.71g/cm3， 耐酸度:≥99.48%，耐碱度: ≥ 98.21% ，孔隙率：85.6%，最大使用温度；1600℃，抗压强度：横向：59KN/颗，堆积密度：586kg/m^3，， 比表面积:1008m²/m³，最大容杂能力:638Kg/m³。

   本实施例1中，所述丝网加氢保护剂外径为46毫米，高度为20毫米，重量为 20克，其中的开孔最大孔径为2毫米，最小孔径为0.2毫米，孔径在0.5-1毫米的占67%。

实施例2，所述丝网加氢保护剂由20wt %的拟薄水铝石、53wt %的氧化铝粉、15wt %的碳化硅粉、5wt %稀土镁合金粉、3 wt %氧化锆粉和4wt %高岭土为原料组成，其内部和表面具有三维网状蜂窝开孔，并按下述方法步骤制备而成：

a、按重量百分比将拟薄水铝石、三氧化铝粉、碳化硅粉、稀土镁合金、氧化锆粉和高岭土原料经球磨混合筛分制成粉料，

b、再在粉料中加入粉料总重量4%的甲基纤维素、4%的聚氨脂、3%的滑石粉和适量的水经球磨混合后调配成粘度为涂4杯22～30秒，然后过滤得到浆料，

c、选择最小孔径为0.1毫米以上的海绵状基体，将基体浸渍在上述浆料中，静置后取出去除多余浆料，制成坯体， 

d、将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1280℃保温烧制，保温3-5小时，冷却出炉，即可制得陶瓷丝网加氢保护剂。

经检测本实施例2的性能指标如下：

密度：0.65g/cm3， 耐酸度:≥99.48%，耐碱度: ≥ 98.21% ，孔隙率：87.3%，最大使用温度；1600℃，抗压强度：横向：60.3KN/颗，堆积密度：546kg/m^3，， 比表面积:1024m²/m³，最大容杂能力:661Kg/m³。

   本实施例2中，所述丝网加氢保护剂外径为46毫米，高度为20毫米，重量为 23克 ，其中的开孔最大孔径为2.2毫米，最小孔径为0.2毫米，孔径在0.5-1毫米的占68%。

Claims (2)

1. 一种陶瓷丝网加氢保护剂，其特征在于：它由20-30wt %的拟薄水铝石、40-55wt %的氧化铝粉、10-20wt %的碳化硅粉、2-5wt %的稀土镁合金粉、2-5 wt %的氧化锆粉和3-5wt %的高岭土为原料组成，其内部和表面具有三维网状蜂窝开孔，并按下述方法制备而成：

a、按重量百分比将拟薄水铝石、三氧化铝粉、碳化硅粉、稀土镁合金、氧化锆粉和高岭土原料经球磨混合筛分制成粉料，

b、再在粉料中加入粉料总重量3-7%的甲基纤维素、2-5%的聚氨脂、1-3%的润滑剂和适量的水经球磨混合后调配成粘度为涂4杯22～30秒，然后过滤得到浆料，

c、选择最小孔径为0.1毫米以上的海绵基体，将基体浸渍在上述浆料中，静置后取出去除多余浆料，制成坯体， 

d、将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1280℃保温烧制，保温3-5小时，冷却出炉，即可制得陶瓷丝网加氢保护剂。

2.  根据权利要求1所述的陶瓷丝网加氢保护剂，其特征在于：所述润滑剂为甘油或滑石粉。