一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，完成該方法的設(shè)備包括老化爐、樣品杯、氣體質(zhì)量流量計(jì)、水泵、水蒸氣發(fā)生爐、冷卻器、水回收罐、升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，老化爐采用帶中心旋轉(zhuǎn)軸的焙燒爐，采用老化爐下部軸向進(jìn)水蒸汽方式，不存在溝流、偏流等現(xiàn)象，然后從老化爐上部導(dǎo)出，不產(chǎn)生廢氣返混。
【專利說明】一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化劑老化的工藝方法，特別是涉及一種在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行催化劑老化，適用于評價(jià)分子篩、催化劑等水熱穩(wěn)定性的一種工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]催化劑在石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛。許多催化加工過程都是在催化劑作用下完成的。催化劑性能的好壞直接影響產(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此，開發(fā)研究性能優(yōu)越的催化劑是十分重要的。在催化劑的研發(fā)過程中，對催化劑性能及其他性質(zhì)的評價(jià)需要各種實(shí)驗(yàn)裝置及工藝方法來完成，而其中催化劑的老化是進(jìn)行催化劑各類評價(jià)的第一步。
[0003]如催化裂化新鮮催化劑活性高且不穩(wěn)定，不具有代表性。實(shí)驗(yàn)室研究和評價(jià)催化劑時(shí)，為了使催化劑快速達(dá)到平衡活性，通常采用高溫水熱的老化方法，使催化劑快速減活。一般用100%水蒸汽在高溫常壓或加壓下測定活性變化以作為穩(wěn)定性的指標(biāo)，各個(gè)催化劑制造廠采用的具體條件不同，但是大體上分為緩和老化和苛刻老化兩種。緩和老化溫度大多在780°C — 800°C，苛刻老化溫度在795°C — 815°C，老化時(shí)間變化較大，老化溫度高時(shí)，時(shí)間較短；溫度較低時(shí)，時(shí)間較長。通過水熱老化微反活性測定可以反映催化劑的穩(wěn)定性和活性。所以新鮮催化劑需要經(jīng)高溫水蒸氣處理一段時(shí)間，再測定其活性指數(shù)，是目前普遍采用的一種方法。
[0004]傳統(tǒng)的催化劑老化實(shí)驗(yàn)裝置一次最多可老化4個(gè)樣品，且待測樣品必需經(jīng)過一系列處理。如:壓片、破碎、研磨、過篩等工序，然后取一定量的20 — 40目固體催化劑顆粒于不銹鋼杯中，依次疊放于老化管內(nèi)，上、下再各放一個(gè)裝有瓷環(huán)的不銹鋼杯，起保溫作用。當(dāng)老化溫度升至800°C并穩(wěn)定后，手動(dòng)進(jìn)水計(jì)時(shí)；水蒸汽從老化管底部進(jìn)入，逐一穿過樣品杯，從老化管頂部排出，老化時(shí)間一到，系統(tǒng)自動(dòng)打開空氣閥進(jìn)氣降溫并且斷電終止老化。該方法由于老化不銹鋼杯上下依次疊放于老化管內(nèi)，底部進(jìn)水蒸汽，因此，存在上下老化苛刻度不同、下樣品廢氣影響上樣品、水蒸汽溝流等問題，且需要對待測樣品進(jìn)行一系列繁雜的人工處理。CN101424601A揭示了一種催化劑老化方法，既選用帶中心旋轉(zhuǎn)軸的焙燒爐，樣品放在旋轉(zhuǎn)軸四周(擺放2層，多個(gè)樣品)，隨軸一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器安裝在焙燒爐底部；焙燒爐用高溫合金鋼做成箱體，爐膛用電熱絲加熱，并用溫度控制器控制老化反應(yīng)溫度；在催化劑老化前先用空氣作介質(zhì)，當(dāng)溫度升到400°C — 800°C時(shí)切換水蒸汽通入焙燒爐，同時(shí)將空氣切出；啟動(dòng)定時(shí)器，設(shè)定老化時(shí)間，到預(yù)定的老化時(shí)間后，裝置自動(dòng)切出水蒸汽，老化過程結(jié)束。該發(fā)明與傳統(tǒng)的老化方法相比，一次可老化多個(gè)樣品，且所有樣品在整個(gè)老化過程中能經(jīng)歷相同的溫度和時(shí)間，以消除因在焙燒爐內(nèi)位置不同而引起的老化苛刻度差異，提高了工作效率和老化質(zhì)量。但是該方法采用上部進(jìn)水蒸汽的方法，焙燒爐內(nèi)水蒸汽存在返混現(xiàn)象，樣品老化產(chǎn)生的廢氣會(huì)對樣品造成相互影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有的方法存在的缺陷，而提供一種安全、實(shí)用且有效的催化劑老化方法。
[0006]本發(fā)明的目的是采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，完成該方法的設(shè)備包括老化爐、樣品杯、氣體質(zhì)量流量計(jì)、水泵、水蒸氣發(fā)生爐、冷卻器、水回收罐、升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，老化爐采用帶中心旋轉(zhuǎn)軸的焙燒爐，焙燒爐用耐高溫合金鋼做成箱體，爐膛用電熱絲加熱，并由溫度控制器控制老化反應(yīng)溫度，爐膛直徑有容納多個(gè)樣品杯的空間，恒溫段高度足夠容納樣品杯，樣品杯為3-36個(gè)，樣品杯圍繞在中心旋轉(zhuǎn)軸的周圍，隨軸一起旋轉(zhuǎn)，樣品杯分1-3層分布，中心旋轉(zhuǎn)軸由一臺(tái)升降器上下移動(dòng)將老化樣品自如地放入樣品杯中和老化結(jié)束后自如地將其取出，中心旋轉(zhuǎn)軸的兩端布有軸承，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器由可調(diào)速的電機(jī)組成，帶動(dòng)中心軸以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其中:水蒸汽由該老化爐底部軸向進(jìn)入，然后從老化爐上部導(dǎo)出。水蒸汽由老化爐底部軸向進(jìn)入，平推流向上流動(dòng)擴(kuò)散，不存在溝流、偏流等現(xiàn)象，使催化劑與水蒸汽均勻接觸，然后從老化爐上部導(dǎo)出，不產(chǎn)生廢氣返混；應(yīng)用先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)老化爐，加之高精度的控制系統(tǒng)，保證穩(wěn)定的老化溫度、壓力、水蒸汽流量等工藝參數(shù)，使多個(gè)樣品杯內(nèi)的催化劑在老化爐內(nèi)經(jīng)歷相同的老化條件，老化效果好，重復(fù)性好，效率高，節(jié)省人力物力，降低試驗(yàn)成本。
[0007]本發(fā)明方法采用氮?dú)庾鳛樯郎亟橘|(zhì)，當(dāng)老化爐溫度升至800°C時(shí)，啟動(dòng)水泵，向老化爐內(nèi)進(jìn)水蒸汽，同時(shí)關(guān)閉氮?dú)忾y門，停止供氣。老化條件:老化溫度為300?850°C，壓力為常壓?0.5Mpa ;老化時(shí)間可在I?30小時(shí)之間任意選擇。
[0008]本發(fā)明特點(diǎn)是多個(gè)催化劑樣品在水平旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下同時(shí)進(jìn)行老化。試驗(yàn)結(jié)果表明:旋轉(zhuǎn)老化重復(fù)性好、效率高，進(jìn)行同種催化劑36個(gè)樣品老化時(shí)，測得老化后催化劑活性的平行誤差< ± I個(gè)單位。
[0009]本發(fā)明的目的還可以采用以下的技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0010]較佳的，前述的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其中所述的老化開始前使用氮?dú)庾鳛樯郎亟橘|(zhì)，對催化劑老化不產(chǎn)生干擾，老化重復(fù)性好。
[0011]較佳的，前述的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其中所述的升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在老化爐上面，有利于操作。
[0012]較佳的，前述的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其中所述的旋轉(zhuǎn)軸周圍水平方向擺放樣品杯。可擺放I 一 3層,每層12個(gè)樣品杯,優(yōu)先選擇擺放一層。
[0013]較佳的，前述的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其中所述的控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)各工藝參數(shù)。老化溫度自動(dòng)控制在土rc ;老化壓力自動(dòng)控制并保持系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，不波動(dòng)；采用閉環(huán)控制進(jìn)料系統(tǒng)專利技術(shù)，使進(jìn)水量保持平穩(wěn)，不波動(dòng)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0015]1、試驗(yàn)所用老化杯是多孔陶瓷材料(體積為:60毫升)，催化劑裝到杯子中，整個(gè)杯子在蒸氣的氛圍中，蒸氣從四面八方向催化劑中心滲透，從而使老化結(jié)果平穩(wěn)。
[0016]2、催化劑樣品直接裝入樣品杯中，不需要進(jìn)行任何處理(如破碎等)。節(jié)省工序，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0017]3、水蒸汽由老化爐底部軸向進(jìn)入，平推流向上流動(dòng)擴(kuò)散，不存在溝流、偏流等現(xiàn)象，使催化劑與水蒸汽均勻接觸，然后從老化爐上部導(dǎo)出，不產(chǎn)生廢氣返混。
[0018]4、樣品杯放置在水平托架上，隨旋轉(zhuǎn)軸勻速旋轉(zhuǎn)，使老化溫度及與水蒸汽接觸保持均勻，有利于催化劑在同一條件下老化。
[0019]5、老化爐加熱系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，老化溫度控制在±1°C。
[0020]6、老化爐在升溫過程中通氮?dú)猓钡綔囟壬猎囼?yàn)要求的溫度時(shí)，進(jìn)水蒸汽，同時(shí)切斷氮?dú)?。該方法消除了同種樣品進(jìn)行重復(fù)性老化評價(jià)時(shí)產(chǎn)生的誤差。
[0021]7、采用尾氣補(bǔ)氣法控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并由計(jì)算機(jī)控制壓力調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)控制系統(tǒng)壓力，保持系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，不波動(dòng)。
[0022]8、采用閉環(huán)控制進(jìn)料系統(tǒng)專利技術(shù)，使進(jìn)水量保持平穩(wěn)，不波動(dòng)。
[0023]9、一次試驗(yàn)可處理多種樣品，老化后催化劑微反活性和平行誤差< ±1個(gè)單位。
[0024]10、本發(fā)明工藝簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，投資小，試驗(yàn)效率高、成本低。
[0025]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明改進(jìn)的催化劑老化工藝流程示意圖
[0027]【主要元件符號(hào)說明】
[0028]1:樣品杯9、11、12、16:閥門
[0029]2:老化爐10:壓力調(diào)節(jié)器
[0030]3:旋轉(zhuǎn)軸13:排水口
[0031]4:老化爐法蘭蓋 14:水蒸汽發(fā)生爐
[0032]5:升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)15:氣體質(zhì)量流量計(jì)
[0033]6:老化水蒸汽出口管線17:水泵
[0034]7:冷卻器18:空氣減壓過濾器
[0035]8:水回收罐19:旋轉(zhuǎn)托盤
【具體實(shí)施方式】
[0036]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0037]請參閱圖1所示，圖1為本發(fā)明的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝流程示意圖。本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，完成該方法的設(shè)備包括老化爐2、樣品杯1、氣體質(zhì)量流量計(jì)15、水泵17、水蒸氣發(fā)生爐14、冷卻器7、水回收罐8、升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(圖未示)，老化爐2采用帶中心旋轉(zhuǎn)軸的焙燒爐，焙燒爐用耐高溫合金鋼做成箱體，爐膛用電熱絲加熱，并由溫度控制器控制老化反應(yīng)溫度，爐膛直徑有容納多個(gè)樣品杯的空間，恒溫段高度足夠容納樣品杯，樣品杯為3-36個(gè)，樣品杯圍繞在中心旋轉(zhuǎn)軸的周圍，隨軸一起旋轉(zhuǎn)，樣品杯分1-3層分布，中心旋轉(zhuǎn)軸由一臺(tái)升降器上下移動(dòng)將老化樣品自如地放入樣品杯中和老化結(jié)束后自如地將其取出，中心旋轉(zhuǎn)軸的兩端布有軸承，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器由可調(diào)速的電機(jī)組成，帶動(dòng)中心軸以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其中:水蒸汽由該老化爐2底部軸向進(jìn)入，然后從老化爐2上部導(dǎo)出。[0038]首先準(zhǔn)備好試驗(yàn)所需的氮?dú)?、空氣、冷卻水及原料水。檢查各溫度控制點(diǎn)熱偶是否安插正確，各管線閥門、回路正常。然后裝填催化劑，將升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5升起，同時(shí)帶動(dòng)老化爐2的法蘭4向上移動(dòng)，把催化劑裝入多孔陶瓷杯I內(nèi)，并放入旋轉(zhuǎn)托盤19上。下降升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5，蓋上法蘭并用螺栓壓緊。
[0039]打開閥門16，向裝置內(nèi)通氮?dú)猓觅|(zhì)量流量計(jì)15計(jì)量，老化爐2和水蒸汽發(fā)生爐14給電升溫；啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)設(shè)備5使旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)催化劑托盤19和樣品杯I旋轉(zhuǎn)。當(dāng)溫度升至試驗(yàn)要求值時(shí)，啟動(dòng)水泵17向蒸汽發(fā)生爐14供水，關(guān)閉閥門16切斷氮?dú)?，老化爐內(nèi)通100 %水蒸汽，并在計(jì)算機(jī)上設(shè)定好老化時(shí)間。水蒸汽沿軸向向上擴(kuò)散，穿過樣品層，然后通過管線6進(jìn)入冷卻器7，冷凝水進(jìn)入水回收罐8，從排放口 13自動(dòng)放出裝置；老化壓力通過空氣減壓過濾器18向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，然后通過計(jì)算機(jī)控制壓力調(diào)節(jié)閥10，自動(dòng)控制系統(tǒng)壓力，保持系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，不波動(dòng)。老化時(shí)間結(jié)束后停止進(jìn)水蒸汽，切換氮?dú)?；關(guān)掉空氣減壓過濾器18，關(guān)掉電源降溫。當(dāng)溫度降至300°C以下時(shí)，關(guān)掉閥門16，停止供氮?dú)?，使老化爐自然降溫至室溫后，拆掉老化爐2法蘭4上的螺栓，將升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5升起，取出樣品杯。老化試驗(yàn)結(jié)束。
[0040]在一實(shí)施例中，本發(fā)明提出的一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，在使用時(shí)，如附圖1所示，操作條件如下:
[0041]老化反應(yīng)器溫度:800 °C,
[0042]水蒸氣發(fā)生爐溫度700°C，
[0043]水泵進(jìn)水速率4.0g/min,
[0044]催化劑裝量為1 0 — 45克，
[0045]老化時(shí)間:17小時(shí)，
[0046]壓力為常壓。
[0047]試驗(yàn)所用老化杯是多孔陶瓷材料，杯體積為:60毫升。催化劑裝入杯子中，整個(gè)杯子在蒸氣的氛圍中，蒸氣從四面八方向催化劑中心滲透，從而使老化結(jié)果平穩(wěn)。
[0048]實(shí)施例一
[0049]同一個(gè)催化劑樣品在不同的樣品杯中的老化結(jié)果
[0050]在12個(gè)60毫升多孔陶瓷材料制作的樣品杯中，均裝填40克MLC-500工業(yè)新鮮全篩分(O - 150 μ m)催化劑，在100%水蒸氣下，老化溫度800°C，老化時(shí)間17小時(shí)，壓力為常壓的條件下，考察旋轉(zhuǎn)老化爐中12(—層)個(gè)樣品老化后的微反活性的影響。結(jié)果見表
1
[0051]表1相同條件下旋轉(zhuǎn)老化后的微反活性
樣品杯號(hào)12 3 4 5 6
微反活性,~% 68 68 67 68 67 67
[0052]樣品杯號(hào)7 8 9 10 Π 12 微反活性,~% 67 68 67 67 68 67
[0053]實(shí)施例二[0054]催化劑裝填厚度對老化結(jié)果的影響
[0055]在6個(gè)60毫升多孔陶瓷材料制作的樣品杯中，分別裝填15、20、25、30、35、40克MLC-500工業(yè)新鮮全篩分(O - 150 μ m)催化劑，在100%水蒸氣下，老化溫度800°C，老化時(shí)間17小時(shí)，壓力為常壓的條件下，考察催化劑裝填厚度對老化結(jié)果的影響。結(jié)果見表2。
[0056]表2催化劑裝填厚度對老化結(jié)果的影響
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，完成該方法的設(shè)備包括老化爐、樣品杯、氣體質(zhì)量流量計(jì)、水泵、水蒸氣發(fā)生爐、冷卻器、水回收罐、升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，老化爐采用帶中心旋轉(zhuǎn)軸的焙燒爐，焙燒爐用耐高溫合金鋼做成箱體，爐膛用電熱絲加熱，并由溫度控制器控制老化反應(yīng)溫度，爐膛直徑有容納多個(gè)樣品杯的空間，恒溫段高度足夠容納樣品杯，樣品杯為3-36個(gè)，樣品杯圍繞在中心旋轉(zhuǎn)軸的周圍，隨軸一起旋轉(zhuǎn)，樣品杯分1-3層分布，中心旋轉(zhuǎn)軸由一臺(tái)升降器上下移動(dòng)將老化樣品自如地放入樣品杯中和老化結(jié)束后自如地將其取出，中心旋轉(zhuǎn)軸的兩端布有軸承，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器由可調(diào)速的電機(jī)組成，帶動(dòng)中心軸以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其特征在于: 水蒸汽由該老化爐底部軸向進(jìn)入，然后從老化爐上部導(dǎo)出。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其特征在于采用氮?dú)庾鳛樯郎亟橘|(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其特征在于采用尾氣補(bǔ)氣法控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并由計(jì)算機(jī)控制調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)控制系統(tǒng)壓力，保持系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，不波動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其特征在于該升降機(jī)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在該老化爐上面。
5.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的催化劑老化工藝方法，其特征在于老化條件為:老化溫度為300?850°C，壓力為常壓?0.5Mpa ;老化時(shí)間為I?30小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J37/10GK104001558SQ201410197149
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】秦晨晨, 王翀, 程夏, 王廣亮, 陳賓, 馮川 申請人:洛陽凱美勝石化設(shè)備有限公司