CN108031474A - 一种焦炉煤气氨分解催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焦炉煤气氨分解催化剂，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成。本发明还提供了一种制备该焦炉煤气氨分解催化剂的方法。本发明简单、高效，通过本发明制备得到的氨分解催化剂转化活性大于99.5％，具有良好的高温活性及稳定性，适用于焦炉煤气中氨催化分解反应过程。

Description

一种焦炉煤气氨分解催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种焦炉煤气氨分解催化剂及其制备方法。
背景技术
焦炉煤气是煤高温裂解生产焦炭过程中产生的副产物，主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等，还含有苯、萘、硫化物以及氨等多种杂质，其中氨的体积含量为0.2％～0.3％。煤气中氨的存在，不仅会对设备、管道等造成一定的腐蚀，而且不完全燃烧时产生的NOx还会引起臭氧层的破坏。因此脱除煤气中的氨，对保护生态环境具有重要的意义。
焦炉煤气中的氨分解反应是在催化剂的作用下，氨分解成N2和H2的过程。
NH3→1/2N2+3/2H2 (ΔH0＝47.3KJ/mol)
氨分解是一个吸热反应，提高温度有利于反应进行。典型的焦炉煤气氨分解反应在1000～1200℃范围内操作，这就要求氨分解催化剂具有良好的高温活性和结构稳定性。
目前工业上广泛使用的氨分解催化剂是以Ru、Rh、Fe、Ni、Mo、Ti等为活性组分，负载于Al2O3或MgO载体上。如专利U.S.Patent 5,188,811介绍了一种由Mo和Ti制备的煤气氨分解催化剂，在700～900℃反应温度下，催化剂可将煤气中的少量NH3分解成N2和H2。我国对氨分解催化剂已有研究开发，如中国专利CN 1141214A中以氧化镁为载体，镍为活性组分，通过浸渍法制备的球型催化剂，可满足1300℃的高温使用要求，但是球型催化剂床层孔隙率小，不耐冲刷，造成催化剂床层阻力增大，影响正常生产。中国专利CN 1245737A叙述了一种氨分解催化剂，以钼、镍为活性组分，负载于Al2O3载体上，在750℃时NH3的转化率大于99.8％；专利102188977A公开了一种氨分解催化剂及制备方法，以氧化镁为载体，通过浸渍活性组分镍而制得蜂窝型催化剂，催化剂使用温度为1300℃，但催化剂需要多次、循环浸渍，制备工艺繁复。尽管国内已有不同方法制备的氨分解催化剂的技术指导，但这些催化剂在高温条件下仍然存在载体结构不牢固，耐热性能差；活性组分分布不均匀，催化剂活性下降快，造成氨分解催化剂使用寿命短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种焦炉煤气氨分解催化剂，该氨分解催化剂具有良好的高温活性及结构稳定性，延长了催化剂的使用周期，特别适用于焦炉煤气中的氨催化分解反应过程。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述稀土氧化物为氧化镧和/或氧化铈，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝35％～70％，氧化镁5％～29％，稀土氧化物2.8％～30％，氧化镍1％～25％，氧化钼0.5％～10％。
上述的一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝45％～65％，氧化镁12％～25％，稀土氧化物6％～20％，氧化镍5％～20％，氧化钼1％～6％。
另外，本发明还提供了一种制备上述焦炉煤气氨分解催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将氧化铝加水配制成悬浊液，再将稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中反应1h～4h，得到铝溶胶；所述稀硝酸溶液的质量浓度为0.01mol/L～0.8mol/L；
步骤二、将硝酸镁和稀土硝酸盐溶于去离子水中配制成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.2g/mL～0.7g/mL，稀土硝酸盐的质量浓度为0.05g/mL～0.5g/mL；
步骤三、将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合反应1h～6h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物在温度为110℃～140℃的条件下干燥后粉碎，得到粉体，然后向所述粉体中加入硬脂酸盐和去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到粒度为-40目～+80目的粒子，之后将所述粒子压制成圆柱型颗粒，在温度为450℃～900℃的条件下焙烧1h～6h后，得到载体；
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后将步骤四中所述载体浸入所述镍钼混合溶液中，在温度为60℃～80℃的条件下浸渍6h～10h，之后将浸渍后的载体在温度为450℃～800℃的条件下焙烧1h～6h，得到焦炉煤气氨分解催化剂。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述氧化铝以γ-Al2O3粉或/和拟薄水铝石的形式加入。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述稀土硝酸盐为硝酸镧和/或硝酸铈。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％～25％，所述硬脂酸盐的加入量为所述粉体质量的1％～5％。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述硬脂酸盐为硬脂酸镁或硬脂酸钙。
上述的方法，其特征在于，步骤五中所述镍盐为硝酸镍，所述钼酸盐为七钼酸铵。
上述的方法，其特征在于，步骤五中所述镍钼混合溶液的质量浓度为0.2g/mL～0.6g/mL，镍与钼的质量比为(2～10):1。
本发明的有益效果是：本发明制备方法简单、高效，制备的焦炉煤气氨分解催化剂能够满足操作温度1000℃～1300℃的氨分解过程。本发明较同类催化剂的优点是，以制备的镁铝尖晶石为载体，在1000℃～1300℃操作温度下，载体结构稳固，提高了催化剂的耐冲刷和耐高温烧结性能；通过添加稀土元素对载体进行改性，使得活性组分与载体的结合更紧密，分布更均匀，在高温使用条件下有效抑制了活性组分晶型的改变，提高了催化剂的高温活性和稳定性，在使用周期内能保证氨分解率大于99.5％。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例1至7焦炉煤气氨分解催化剂的活性测试工艺流程图。
图2为本发明实施例3焦炉煤气氨分解催化剂在耐热稳定实验前、后的XRD图。
图3为本发明实施例3焦炉煤气氨分解催化剂在耐热稳定实验前的SEM图。
图4是本发明实施例3焦炉煤气氨分解催化剂在耐热稳定实验后的SEM图。
附图标记说明：
1—煤气钢瓶； 2—H2气钢瓶； 3—NH3气钢瓶；
4—减压阀； 5—转子流量计； 6—混合罐；
7—反应器； 8—催化剂； 9—冷凝器；
10—湿式气体流量计； 11—放空； 12—色谱。
具体实施方式
实施例1
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。本实施例氨分解催化剂各组分的质量百分比分别为：Al2O3 50.6％，MgO 17.2％，La2O3 7.6％，NiO 18.6％，MoO3 6％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将50.6gγ-Al2O3粉加水配成悬浊液，再将25mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中，在温度为80℃条件下回流反应1h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化铝质量的0.62％；
步骤二、将110.26g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)和20.2g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)溶于80mL去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.52g/mL，所述混合溶液中稀土硝酸盐的质量浓度为0.09g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为80r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应2h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱110℃干燥10h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入1.3g硬脂酸镁和7.0mL去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成规格为Φ3×5mm的圆柱型颗粒，再在温度为800℃的条件下焙烧2h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％，所述硬脂酸镁的加入量为所述粉体质量的1％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.55g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中6h，浸渍温度为80℃，混合溶液中镍与钼的质量比为3.1:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，450℃温度下焙烧3h，得到氨分解催化剂。
实施例2
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁、氧化铈、氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。各组分的质量百分比分别为：Al2O3 48.4％，MgO 13.4％，La2O3 9.2％，CeO2 3.5％，NiO 20.0％，MoO35.5％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将25.67gγ-Al2O3粉、22.72g拟薄水铝石加水配成悬浊液，再将20mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中在温度为80℃条件下回流反应2.5h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化铝质量的0.52％；
步骤二、将85.9g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)、24.45g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)和8.07g硝酸铈晶体(Ce(NO3)3·6H20)溶于25ml去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.6g/mL，所述混合溶液中硝酸镧的质量浓度为0.17g/mL，所述混合溶液中硝酸铈的质量浓度为0.06g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为50r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应4h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱120℃干燥12h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入1.2g硬脂酸钙和6.0mL去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成归给为Φ3×5mm的圆柱型颗粒，再在温度为780℃的条件下焙烧3h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％，所述硬脂酸钙的加入量为所述粉体质量的1％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.57g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中10h，浸渍温度为60℃，混合溶液中镍与钼的重量比为3.6:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，590℃温度下焙烧2h，得到氨分解催化剂。
实施例3
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁、氧化铈、氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。各组分的质量百分比分别为：Al2O3 58.98％，MgO14.21％，La2O3 4.14％，CeO2 4.07％，NiO 15.4％，MoO3 3.2％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将33.67gγ-Al2O3粉、25.31g拟薄水铝石加水配成悬浊液，再将12mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中在温度为80℃条件下回流反应2h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化铝质量的0.25％；
步骤二、将91.09g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)、11.0g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)和9.38g硝酸铈晶体(Ce(NO3)3·6H20)溶于100ml去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.43g/mL，所述混合溶液中硝酸镧的质量浓度为0.05g/mL，所述混合溶液中硝酸铈的质量浓度为0.04g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为100r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应1h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱120℃干燥12h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入10.59g硬脂酸镁和10mL去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成规格为Φ3×5mm的圆柱型颗粒，再在温度为750℃的条件下焙烧6h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％，所述硬脂酸镁的加入量为所述粉体质量的5％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.4g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中8h，浸渍温度为70℃，混合溶液中镍与钼的质量比为4.7:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，550℃温度下焙烧3h，得到氨分解催化剂。
实施例4
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁、氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。各组分的质量百分比分别为：Al2O3 54.79％，MgO 15.71％，La2O36.9％，NiO 20.0％，MoO3 2.6％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将27.79gγ-Al2O3粉、27.0g拟薄水铝石加水配成悬浊液，再将20mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中在温度为80℃条件下回流反应2h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化铝质量的0.67％；
步骤二、将100.7g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)和18.33g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)溶于82ml去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.5g/mL，所述混合溶液中硝酸镧的质量浓度为0.09g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为80r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应3h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱115℃干燥12h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入6.0g硬脂酸钙和6.0mL去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成规格为Φ3×5mm的圆柱型颗粒，再在温度为600℃的条件下焙烧2h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的3％，所述硬脂酸镁的加入量为所述粉体质量的3％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.49g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中9h，浸渍温度为65℃，混合溶液中镍与钼的质量比为4.7:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，520℃温度下焙烧5h，得到氨分解催化剂。
实施例5
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁、氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。各组分的质量百分比分别为：Al2O3 61.5％，MgO 16.4％，La2O37.1％，NiO 13.5％，MoO3 1.5％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将30.75gγ-Al2O3粉、30.75g拟薄水铝石加水配成悬浊液，再将15mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中在温度为80℃条件下回流反应2h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化铝质量的0.61％；
步骤二、将105.12g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)和18.86g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)溶于86.0ml去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.5g/mL，所述混合溶液中硝酸镧的质量浓度为0.09g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为70r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应4h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱110℃干燥12h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入3.72g硬脂酸钙和5.0mL去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成规格为Φ3×5mm的圆柱型颗粒，再在温度为550℃的条件下焙烧5h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的4％，所述硬脂酸镁的加入量为所述粉体质量的3％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.32g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中7h，浸渍温度为70℃，混合溶液中镍与钼的质量比为9.0:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，500℃温度下焙烧4h，得到氨分解催化剂。
实施例6
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁、稀土氧化物、氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。各组分的质量百分比分别为：Al2O3 51.34％，MgO21.66％，La2O3 5.01％，CeO2 9.09％，NiO10.0％，MoO3 2.9％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将51.34gγ-Al2O3粉加水配成悬浊液，再将15mL稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中在温度为80℃条件下回流反应2h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化镧质量为0.45％；
步骤二、将138.84g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)、13.31g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)和20.95g硝酸铈晶体(Ce(NO3)3·6H20)溶于174ml去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.4g/mL，所述混合溶液中硝酸镧的质量浓度为0.04g/mL，所述混合溶液中硝酸铈的质量浓度为0.06g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为60r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应4h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱120℃干燥12h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入8.66g硬脂酸镁和4.0ml去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成Φ3×5mm圆柱型颗粒，再在温度为700℃的条件下焙烧2h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的2.5％，所述硬脂酸镁的加入量为所述粉体质量的5％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.31g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中9h，浸渍温度为70℃，混合溶液中镍与钼的质量比为3.4:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，480℃温度下焙烧4h，得到氨分解催化剂。
实施例7
本实施例氨分解催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁、氧化铈、氧化镧组成，活性组分由氧化镍和氧化钼组成。各组分的质量百分比分别为：Al2O3 63.76％，MgO14.64％，La2O3 8.42％，CeO2 3.58％，NiO 8.0％，MoO31.6％。
本实施例氨分解催化剂的制备方法包括以下步骤：
1)催化剂载体的制备：
步骤一、将63.76gγ-Al2O3粉加水配成悬浊液，再将9.4mL的稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中在温度为80℃条件下回流反应2h制成铝溶胶；所述稀硝酸溶液中硝酸的加入量为氧化镧质量为0.56％；
步骤二、将93.84g硝酸镁晶体(Mg(NO3)2·6H20)、22.37g硝酸镧晶体(La(NO3)3·6H20)和8.25g硝酸铈晶体(Ce(NO3)3·6H20)溶于32.0ml去离子水配成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.6g/mL，所述混合溶液中硝酸镧的质量浓度为0.14g/mL，所述混合溶液中硝酸铈的质量浓度为0.05g/mL；
步骤三、在搅拌的速率为70r/min条件下将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合后反应3h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物放入干燥箱110℃干燥12h后，再放入粉碎机中粉碎后，得到粉体，向所述粉体中加入3.11g硬脂酸钙和6.0mL去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到-40目～+80目的粒子，所述粒子被压制成规格为Φ3×5mm的圆柱型颗粒，再在温度为650℃的条件下焙烧3h，得到催化剂载体；所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％，所述硬脂酸镁的加入量为所述粉体质量的2.5％；
2)催化剂活性组分浸渍：
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后步骤四中制备的载体浸入质量浓度为0.22g/mL的镍盐和钼酸铵混合溶液中7h，浸渍温度为70℃，混合溶液中镍与钼的质量比为5.0:1；将浸渍后的载体在110℃温度下干燥10h，630℃温度下焙烧4h，得到氨分解催化剂。
实施例1-7氨分解催化剂依次标记为：氨分解催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ。氨分解催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ的活性测试如下：
图1为催化剂活性评价工艺流程，煤气钢瓶1、氢气钢瓶2和氨气钢瓶3中的气体通过减压阀4减压，经过转子流量计5调整合适的流量后进入混合罐6，混合后的气体进入反应器7预热后与催化剂8接触发生氨分解反应，反应后的气体经过冷凝器9冷却分离后，一部分进行放空，一部分进入色谱检测。
采用如图1所示的催化剂活性评价装置来测试氨分解催化剂的活性。反应器直径为25mm,长度为45mm。氨分解催化剂原粒度装填于反应器7中间，装填量为10mL，上、下两端填充有石英砂。反应前采用还原气钢瓶2中的氢气(氢气的体积纯度为99.9％)作为还原气，对装填的氨分解催化剂进行还原活化，用氢气提压到0.6MPa，控制还原空速为500h-1，在温度450℃的条件下，还原6小时后，再通入煤气和氨气的混合反应原料气,通过质量流量计5控制煤气和氨气流量，使得混合罐6中的反应原料气由以下体积百分数的气体混合而成：CO8％；CO2 3％；NH3 0.5％；H2 10％；N2 68.5％，提压至2.0MPa，体积空速为5000h-1，在900℃～1150℃的反应条件下进行NH3催化分解反应。从反应器7出口排出的尾气经冷凝器9冷却，湿式气体流量计8计量后进入色谱分析，余气放空。反应产物采用气相色谱仪进行分析，色谱柱为填充柱GDX-301，检测器为热导池检测器(TCD)。
将氨分解化催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ分别采用上述催化剂活性评价装置进行测试，测试条件为：在1000℃，压力2.0MPa，体积空速为5000h-1，原料气组成为CO:8％；CO2:3％；NH3 0.5％；H2:10％；N2:68.5％的反应条件下反应，测试催化剂Ⅰ～Ⅶ的氨催化分解活性。
结果如表1。
表1催化剂Ⅰ～Ⅶ的活性评价结果
由表1中数据分析可知，氨分解催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ在1000℃反应条件下，表现出较好的氨催化分解活性，特别是催化剂Ⅱ的催化活性最高。
为了考察催化剂的耐高温稳定性，将氨分解催化剂Ⅲ在反应温度1300℃，N2的条件下运行100h后通入原料气，考察催化剂样品Ⅲ热稳定性，测试结果如表2所示。
表2催化剂Ⅱ反应温度1300℃运行100h后的耐热稳定性评价结果
由表2可知，催化剂Ⅲ具有良好的高温活性和稳定性，经100h反应后NH3转化率不低于99.5％。通过对催化剂Ⅲ耐热实验前、后的催化剂样品进行扫描电镜分析(如图2，图3所示)可知，催化剂晶体粒子没有长大、孔径结构没有变化，说明氨分解催化剂Ⅲ具有较高的耐热稳定性。
对氨分解催化剂Ⅲ耐热实验前、后的催化剂样品进行X-射线衍射仪分析可知(如图4所示)，催化剂晶向、结构以及活性基本不变，由此说明由本发明制备的氨分解催化剂具有良好的活性和耐热稳定性，完全适用焦炉煤气中的氨催化分解过程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为镁铝尖晶石，由氧化铝、氧化镁和稀土氧化物组成，所述稀土氧化物为氧化镧和/或氧化铈，所述活性组分由氧化镍和氧化钼组成，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝35％～70％，氧化镁5％～29％，稀土氧化物2.8％～30％，氧化镍1％～25％，氧化钼0.5％～10％。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气氨分解催化剂，其特征在于，所述催化剂中各组分的质量百分比分别为：氧化铝45％～65％，氧化镁12％～25％，稀土氧化物6％～20％，氧化镍5％～20％，氧化钼1％～6％。
3.一种制备如权利要求1或2所述焦炉煤气氨分解催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将氧化铝加水配制成悬浊液，然后将稀硝酸溶液加入到所述悬浊液中反应1h～4h，得到铝溶胶；所述稀硝酸溶液的质量浓度为0.01mol/L～0.8mol/L；
步骤二、将硝酸镁和稀土硝酸盐溶于去离子水中配制成混合溶液；所述混合溶液中硝酸镁的质量浓度为0.2g/mL～0.7g/mL，稀土硝酸盐的质量浓度为0.05g/mL～0.5g/mL；
步骤三、将步骤一中所述铝溶胶和步骤二中所述混合溶液混合反应1h～6h，得到反应物；
步骤四、将步骤三中所述反应物在温度为110℃～140℃的条件下干燥后粉碎，得到粉体，然后向所述粉体中加入硬脂酸盐和去离子水，混合均匀后造粒，经筛分后得到粒度为-40目～+80目的粒子，之后将所述粒子压制成圆柱型颗粒，在温度为450℃～900℃的条件下焙烧1h～6h后，得到载体；
步骤五、将镍盐和钼酸盐溶于去离子水中配制成镍钼混合溶液，然后将步骤四中所述载体浸入所述镍钼混合溶液中，在温度为60℃～80℃的条件下浸渍6h～10h，之后将浸渍后的载体在温度为450℃～800℃的条件下焙烧1h～6h，得到焦炉煤气氨分解催化剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中所述氧化铝以γ-Al2O3粉或/和拟薄水铝石的形式加入。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中所述稀土硝酸盐为硝酸镧和/或硝酸铈。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤四中所述去离子水的加入量为所述粉体质量的5％～25％，所述硬脂酸盐的加入量为所述粉体质量的1％～5％。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤四中所述硬脂酸盐为硬脂酸镁或硬脂酸钙。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤五中所述镍盐为硝酸镍，所述钼酸盐为七钼酸铵。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤五中所述镍钼混合溶液的质量浓度为0.2g/mL～0.6g/mL，镍与钼的质量比为(2～10):1。
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