C307催化剂介绍2014.10.27(1)

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(一)C307型中低压甲醇催化剂简介
C307型中低压合成甲醇催化剂是南化集团研究院在C306型中低压合成甲醇催化剂基础上研制开发的产品,该催化剂具有比C306512人体型催化剂性能更优越的特点,可广泛应用于以煤、油、焦炉气、天然气及油田气等为原料的中低压合成甲醇装置。
2004320日该产品通过了中国石化集团公司组织的专家鉴定,鉴定专家一致认为该产品“活性组份分布更加均匀,更好地发挥各组份的协同作用,进一步提高了催化剂的时空产率、选择性和热稳定性,其综合性能优于国内外同类型催化剂,达到国际先进水平”。
先后获江苏省科技进步二等奖,南京市科技进步一等奖,中国石化科技进步三等奖;2004年获中国国际发明展览会金奖,2005年获江苏省优秀专利金奖,2006年获江苏省高新技术产品认定证书,2007年获国家重点新产品证书。
1、化学组成
催化剂主要由铜、锌、铝的氧化物所组成。
CuO≥54%    ZnO≥17%    Al2O3≥9%
2、物理性能
外观:具有金属光泽的黑圆柱体(两端为球面)
外形尺寸:电动车遮阳棚Ф5mm×46mm
堆密度:1.25±0.05Kg/L
比表面积:90m2/g110 m2/g苒苒草
径向抗压碎力:205N/cm
还原收缩率:3%
3、质量指标
产品符合中华人民共和国行业标准HG/T 4107-2009 甲醇催化剂。
在标准规定的检测条件下:初活性(甲醇时空产率):1.3g/mL·h
耐热后活性(甲醇时空产率):1.0g/mL·h
4、工业使用条件
使用温度:190300
最佳温度:205265
使用压力:3.0MPa15.0MPa
使用空速:4000h-120000h-1
(二)C307型甲醇催化剂制备方法
C307型中低压合成甲醇催化剂采用了新的工艺路线,在高活性母体及载体的制备方面进一步改进,从而大大提高了催化剂的活性和热稳定性。
南化集团研究院对两种新的制备方法都申请了制备专利。
高活性母体的制备
催化剂中的铜-氧化锌固溶体是合成甲醇最好的活性部位,它有利于吸附在Cu上的CO和被ZnO离解吸附的H进行反应,生成CH3OH。我们制备出一种有利于形成铜-氧化锌固溶体的铜、锌异质同晶结构的母体,达到提高样品低温活性的目的。
载体的制备
氧化铝是一种多孔性、高分散度的物料,有大的比表面积。但它的形态变化复杂,同一形态,它的宏观结构、物理性质也可因制法不同而大不相同。我们采用载体组分金属溶液与无机盐溶液制备氧化铝沉淀,通过对沉淀方式、溶液浓度、温度和PH值等进行调控,制备出纳米级的氧化铝载体。从十万倍的扫描电镜可观察出,载体颗粒呈球形,粒度分布均匀,颗粒尺寸大致为10nm。让铜锌母液负载在上面,达到充分的分散,Cu晶粒度更小,从而保证高活性母体的热稳定。
(三)C307型催化剂工业应用特点
C307型催化剂于20026月首次工业应用并取得了很好的效果,随后又在陕西榆林天然气
化工有限公司6万吨/年、山东鲁南化肥厂10万吨/年、内蒙博源联化100万吨/年、内蒙久泰100万吨/年、内蒙新能能源地铁人员定位60万吨/年、安徽华谊60万吨/年、河南龙宇化工50万吨/年、陕西渭化40万吨/年等全国近百套大、中、小型低压甲醇装置上投入使用,增产节能显著,工业运行表明该催化剂具有以下特点:
1)合适的外形,机械强度好
该催化剂外观好,两端呈球面,可减少颗粒的碰撞磨损,床层阻力降小,且较稳定。
2)选择性好,副反应少
C307催化剂自使用以来,从各厂的实际运行结果表明:该催化剂具有较好的选择性,副反应少,粗甲醇中的乙醇含量、总杂质含量均明显低于国内其它同类型品种的催化剂。
山东鲁南化肥厂12万吨/年甲醇装置现使用我院C307型甲醇催化剂,其粗甲醇中乙醇含量一般在100ppm左右,总杂质含量在1200ppm左右,完全能满足醋酸用甲醇标准的需要。2003 925日该厂将生产的粗醇及精醇产品送国内一家大型醋酸厂家进行分析,结果为:
粗甲醇:乙醇含量:21.27PPm
精甲醇:乙醇含量:~0 PPm
粗醇中的杂质含量的高低,将对后系统加工过程中的蒸汽消耗及电耗有很大影响。鲁南化肥厂在保证精甲醇质量的前提下,三塔精馏中的加压塔回流比降至2.0左右,比设计值的3.8降低了1.8工程塑料改性技术,常压塔回流比达到1.0左右,比设计值的1.6降低了0.6。目前该厂甲醇精馏系统的蒸汽单耗仅为0.80.85t/t精甲醇,与同等规模的其他用户相比,吨甲醇精馏蒸汽消耗节约0.30.4吨,不包括泵的电耗费用,以20万吨/年规模计算,一年蒸汽消耗节约费用大约300多万元人民币。
陕西渭化40万吨/年甲醇装置(Casale贝克曼梁卡萨利板式塔)于20113月使用C307型催化剂,现在负荷已接近100%,该厂检测粗醇中的乙醇含量均在300ppm左右,达得了非常令人满意的使用效果。
3)生产强度大,产醇量高
C307型催化剂生产强度大,最高时空产率达到0.82t/m3·h
山东鲁南化肥厂10万吨/年甲醇装置合成压力为5.0MPa低压合成工艺,双塔(AB)为并联设置,单系统年产甲醇15万吨,使用国内华东理工大学“绝热-管壳复合” 型甲醇合成塔技术。双塔共装填C307型中低压合成甲醇催化剂29.5m3,在进口温度195℃,出口温度228℃情况下,最高日产达到419.87吨,时空产率达到0.82t/m3·h,创国内最高纪录。200517日催化剂升温还原结束后投入使用,催化剂连续生产57个月,共产精甲醇749298吨,平均生产强度为24977t精醇/m3cat,其中甲醇合成塔B催化剂生产强度达到3.18万吨精醇/m3cat刷新了国内又一使用记录,已接近国际上天然气系统生产甲醇的最好水平。
4)还原收缩率低,能够充分发挥装置生产能力
C307型中低压合成甲醇催化剂还原实测收缩率一般在3%左右,而国内其它同类型品种催化剂收缩率一般在815%左右。
Casale公司对C307和国内知名甲醇合成催化剂X型进了检验,在本标书的“ Casale公司对投标产品的认证”中可以看到,C307的还原收缩率为3%,而国内某厂X型催化剂达到了12%
在鲁南化肥厂历次使用中也测出C307催化剂的还原后收缩率都在3%以下,陕西神木化工有限责任公司在2008年自测C307型催化剂的还原收缩率在1.14%

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