专利名称：活性铝土矿石制备一氧化碳耐硫变换催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及化肥催化剂中合成氨工业使用的变换催化剂，具体的说是一种用天然矿石制作载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂。
从包括中国专利在内的有关资料检索表明，目前尚未见到用活性铝土矿石直接作为载体的相关报道。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用一种天然水氧铝土矿经水合热转相成活性铝土石，来替代商品活性氧化铝作为载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂。其关键技术水合热转相。
具体工艺过程如下天然矿石经破碎后，在230～270℃下水合，530～570℃转相炉中转相。其含有的三水氧化铝便转化为活性氧化铝。
水氧铝土矿石的组成及物相Al2O348％～50％、Fe2O39％～19％、SiO25％～12％、TiO21％～2％、MnO 0.02％～0.05％、MgO 0.02％～0.05％。即铝土矿石的X射线衍射数据为d(A)4.853、强度100，d(A)4.377、强度27，d(A)4.327、强度12，d(A)3.315、强度7，d(A)2.452、强度10，d(A)2.385、强度11，d(A)2.05、强度7。
经热转相后的活性铝土矿石的组成及物相Al2O368％～70％、Fe2O316％～19％、SiO27％～9％、TiO21％～2％、MnO 0.03％～0.038％、MgO0.055％～0.061％。
经转相变型后矿石的X射线衍射数据为d(A)2.969、强度100，d(A)2.684、强度78，d(A)2.671、强度66，d(A)2.409、强度88，d(A)1.999、强度62，d(A)1.403、强度47，d(A)1.391、强度53。
从转相变型的前后对比可见原铝土矿中水铝氧的尖锐细衍射峰消失，出现了与活性γ-Al2O3几种亚稳态相所特有的相应宽带衍射峰及峰值[d(A)]2.409、1.999、1.403、1.391，这表明原矿石中含有的水铝氧已转化成了活性氧化铝相。
活性铝土矿载体采用天然的水氧铝矿石，经简易且无污染的水合热转相处理工艺，使其中含量约70％的氧化铝转化为活性相，比表面达120m2/g以上，孔容量为0.2ml/g，吸水性达38％，强度远优于氧化铝球，从而满足制备一氧化碳耐硫变换催化剂载体的要求，只要筛分为一定的粒度，便可作为载体使用。也可破碎磨粉后再成形如球形等使用。
活性铝土矿石催化剂的制备的工艺流程如下将转相成的活性铝土矿粒与钴、钼、钾等配成络合物水溶性共浸渍液，经4～8小时室温共浸渍，过滤后，100～140℃烘干，即为催化剂产品。余液回收重配制浸渍液再使用，达到“零排放”绿色生产的要求。
本发明的有益效果是一氧化碳耐硫变换催化剂在中小型合成氨厂“中变串低变”和“全低变”的变换工段生产工艺中广泛使用，具有低温活性高，耐硫抗毒性强，耗蒸汽少、节能显著等特点。采用天然矿作载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂成本较低，生产使用对环境无污染，该技术切实可行。所以，本发明能够达到拟定的目的。
图2是本发明制备一氧化碳耐硫变换催化剂的共浸渍工艺流程图。
图3是本发明变换工段工艺流程图。
图4是本发明实施例1中活性铝土矿石载体与商品γ-Al2O3的基本理化数据对比表。
图5是本发明实施例2中矿制催化剂实验室样品的质量指标表。
图6是本发明实施例3中矿制CO耐变换催化剂生产运行情况表。
图3中1饱和热水塔，2第一水加热器，3热、交换器，4电加热器，5变换炉，6第二水加热器，7水冷排管，8热水泵，9增湿器。
所制得的活性铝土石颗粒的点压机械强度大大优于商品γ-Al2O3。且这些主要理化数据指标，接近活性氧化铝的水平，达到制备这类催化剂载体的基本要求。但制作过程的成本却大大低于商品氧化铝，且避免了载体在生产过程中对环境产生的污染。实施例2活性铝土石作载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂请参阅图2量取50ml、过Φ4-5mm筛的活性铝土矿粒，加100ml共浸渍液于烧杯中，室温静置10小时。过滤，120℃烘干，即为天然矿制一氧化碳耐硫变换催化剂的实验室样品。
共浸渍配方称取草酸钾6克和草酸钴2克在80℃下配成A溶液；称取碳酸钾10克和钼酸铵6克在50℃下配成B溶液，将A、B溶液充分混合均匀，即为该催化剂的共浸渍液。
活性测定结果参照中华人民共和国化工行业标准HG/T2780-1996中的检测方法进行测定测定温度2500h-1，250℃，汽/气＝0.5进行检测，测定结果(详见图5)。实施例3活性铝土矿石制备一氧化碳耐硫变换催化剂工业化中试请参阅图3在300吨/年规模的工试装置上，按实施1、2的工艺生产了五立方的活性矿石制备一氧化碳耐硫变换催化剂，在合成氨厂使用，情况如下一个以煤为原料，年产1万吨的小型合成氨厂，其变换工段采用单个变换炉分三段“中+中+低”的工艺流程。变换炉的内经为2340mm。操作压力为0.75Mpa。该炉矿制催化剂硫化活化后，即转入6台L型压缩机的满负荷生产，空速达900-1000h-1，系统运行良好，汽/气要求也较低，无特殊工艺要求，乞今已使用一年，负荷一直保持在6-7机之间，碳氨日产量均达230-250吨，操作稳定，满足工厂生产的要求，其中，测定所得到的工况数据(详见图6所示)。
矿制CO耐硫变换催化剂工业化生产使用结果表明其活性、强度、汽/气和热稳定等性能完全满足合成氨厂现行的“中串低”、“中+低+低”等变换工段的生产工艺要求，达到现行工业催化剂产品的先进水平。矿制CO耐硫变换催化剂的共浸渍工业中试生产工艺、工艺条件、浸渍体系和配方切实可行。对环境无污染，达到“绿色环保”清洁生产的要求。
不定形活性铝土矿作载体，生产制备矿制CO耐硫变换催化剂，既降低了催化剂的生产成本，又避免了活性γ-AL2O3载体生产过程中的对环境的污染，有较大经济效益和社会效益。
权利要求
1.一种天然水氧铝土矿经水合热转相成活性铝土石，来替代商品活性氧化铝作为载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂，其特征是所述的水合热转相，具体工艺过程为天然矿石经破碎后，在230～270℃下水合，530～570℃转相炉中转相；其含有的三水氧化铝便转化为活性氧化铝。
2.一种活性铝土矿石催化剂的制备的工艺流程，其特征是将转相成的活性铝土矿粒与钴、钼、钾配成络合物水溶性共浸渍液，经4～8小时室温共浸渍，过滤后，100～140℃烘干，即为催化剂产品；
3.根据权利要求1所述的一氧化碳耐硫变换催化剂活性铝土石载体，其原矿特征是水氧铝土矿石的组成及物相Al2O348％～50％、Fe2O39％～19％、SiO25％～12％、TiO21％～2％、MnO 0.02％～0.05％、MgO 0.02％～0.05％；X射线衍射数据为d(A)4.853、强度100，d(A)4.377、强度27，d(A)4.327、强度12，d(A)3.315、强度7，d(A)2.452、强度10，d(A)2.385、强度11，d(A)2.05、强度7；
4.根据权利要求1所述的一氧化碳耐硫变换催化剂活性铝土石载体，其转相后特征是经热转相后的活性铝土矿石的组成及物相Al2O368％～70％、Fe2O316％～19％、SiO27％～9％、TiO21％～2％、MnO 0.03％～0.038％、MgO0.055％～0.061％；X射线衍射数据为d(A)2.969、强度100，d(A)2.684、强度78，d(A)2.671、强度66，d(A)2.409、强度88，d(A)1.999、强度62，d(A)1.403、强度47，d(A)1.391、强度53。
5.根据权利要求2所述的活性铝土矿石催化剂的制备的工艺流程，其特征是共浸渍配方为，草酸钾和草酸钴，在80℃下配成A溶液；碳酸钾和钼酸铵，在50℃下配成B溶液；将A、B溶液充分混合均匀，即为该催化剂的共浸渍液。
全文摘要
本发明公开了一种化肥催化剂中合成氨工业使用的变换催化剂，具体的说是一种活性铝土矿石制备一氧化碳耐硫变换催化剂。本发明采用一种天然水氧铝土矿经水合热转相成活性铝土石，来替代商品活性氧化铝作为载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂。其关键技术为水合热转相，它的工艺过程如下天然矿石经破碎后，在250℃下水合，550℃转相炉中转相。其含有的三水氧化铝便转化为活性氧化铝。一氧化碳耐硫变换催化剂在中小型合成氨厂“中变串低变”和“全低变”的变换工段生产工艺中广泛使用，具有低温活性高，耐硫抗毒性强，耗蒸汽少、节能显著等特点。采用天然矿作载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂成本较低，生产使用对环境无污染，是一种切实可行的好技术。
文档编号C01B3/16GK1425497SQ0310138
公开日2003年6月25日 申请日期2003年1月7日 优先权日2003年1月7日
发明者叶炳火, 江莉龙, 魏可镁 申请人:福州大学