煤层气耐硫脱氧催化剂的研究开发.pdf

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1、第43卷第2期Vo1．43No．22015年4月Apr．2015煤层气耐硫脱氧催化剂的研究开发罗平，4显夕d,光，吴鹏飞，张杰，张焱，李小定(华烁科技股份有限公司，湖北武汉430074)摘要介绍了一种煤层气耐硫脱氧催化剂的制备方法，该催化剂是以非贵金属及活性助剂的可溶性盐为活性组分，采用浸渍沉淀法，将活性物负载于特种载体上制成。该催化剂经模拟煤层气耐硫脱氧测试表明，在410℃～580℃、空速2000h～10000h、压力0．1MPa～0．5MPa，进口氧体积分数1．5％～5．5％的实验条件下，可C将模拟煤层气中的氧脱除至体积分数小于0．05％，转化率大于97％，满足了工

2、业应用对氧含量的要求。对催化剂O进行的500h活性稳定性实验和高温老化实验表明，该催化剂稳定性好，能耐高温冲击。C关键词煤层气，耐硫脱氧催化剂，温度，进口氧含量，空速，压力煤化文章编号：1005—9598(2015)一02-0005—04中图分类号：TD712．67文献标识码：A工dSV，煤层气是在植物向煤炭转变的过程中形成的，它在一定温度及pH条件下，与特种载体一起，通过浸渍主要吸附于煤炭微孔表面或者存在于煤层的空隙中；沉淀法，制备耐硫脱氧催化剂的前驱体，再经洗涤、干煤层气以甲烷为主，还有少量的乙烷、二氧化碳、氮燥、焙烧、成型后，即得到样品催化剂。气、氦气、氢气、硫化

3、氢等n]。我国在煤炭生产过程中1．2催化剂性能测试产生的甲烷排放量占全球总排放量的21．9％，但是回制备好的原粒度催化剂要先硫化。将一定比例的收利用率却极低。我国每年煤层气的利用率不足10％，N。+H的混合气(其他气体不通人，用阀门控制)通入约200亿m。的煤层气排放到大气中，而甲烷的温室气化炉，cs由泵打入气化炉中，经气化炉进入反应器效应是C0的21倍，对臭氧层的破坏是C0。的7倍。进行硫化，使活性组分变成硫化态。之后再在一定实因此，大量的煤层气直接排放是对能源的极大浪费，验反应条件下，从气化炉下部通入cH4、c0、Nz、0z、H2S也会对人类生存环境造成威胁，必须加

4、以回收利用。等气体，由质量流量计控制流量，模拟煤层气组成，进我国抽采的煤层气一般含有体积分数2％～12％的行催化剂的脱氧性能测试。混合气依次进气化炉、反氧，而常压下甲烷在空气中的爆炸极限为5％～15％，且应炉，经水气分离器后，采用氧分析仪，在线分析进出随着压力的增加，爆炸极限扩大，如果直接从抽采的口氧含量。催化剂性能测试流程示意图见图1。煤层气中富集甲烷，将存在爆炸的危险。因此，甲烷回N2收利用之前，必须对煤层气脱氧处理，开发耐硫脱氧CIt4催化剂是关键。华烁科技股份有限公司2008年开始CO2进行耐硫脱氧催化剂的实验研究，2013年完成了实验小试研究工作，目前正在进行

5、侧线试验工作。027H2S1实验H21一质量流量计2一气化炉3一精密计量泵1．1催化剂的制备4一cs2槽5一反应炉6一水气分离器7一分析仪采用具有活性的非贵金属可溶性盐及活性助剂，图1催化剂性能测试流程示意图收稿日期：2015—01—14作者简介：罗平(1976一)，男，湖北武汉，助理研究员，硕士，2002年本科毕业于江汉大学化学工程与工艺专业，现主要从事煤化工及石油化工相关催化剂、净化剂的研究开发工作，E-mail：lp9831l@hotmail．com。一6一煤化工2015年第2期1．3脱氧催化剂的稳定性实验从图2可知，在上述测试条件下，催化剂经500h在控制温度4

6、50℃，空速2200h～，进口氧体积连续反应，出口氧体积分数始终在0．042％左右。脱氧分数1．65％～1．70％，进口硫化氢体积分数1．4×10转化率按(进口氧体积分数一出口氧体积分数)／进96＼的测试条件下，对催化剂进行了500h的连续测试，口氧体积分数×100％计算，则转化率大于97％，且根OOQO0测得出口气体中氧含量数据。催化剂性能随反应时间据监测，床层热点温度始终在(480±0．2)℃附近，说嘶咖变化如图2所示。明活性是稳定的，否则床层热点温度会有变化。可见，在此工艺条件下，该催化剂表现出了很好的稳定性。1．4脱氧催化剂的老化实验Ⅱ羽为了测试脱氧催化剂的抗老

7、化性能，在高温、高空速、高氧含量等较为苛刻的条件下，进行测试实验。反应时间／h测试分4个阶段，累积反应时间约60h。各阶段实验图2催化剂性能随反应时间变化曲线测试结果列于表1。表1催化剂老化实验测试结果实验进口氧控制温度床层温度空速出口氧体积分数／％阶段体积分数／％／℃／℃／h4h8h12h16hll_698580597．022000．03940．03860．03720．039322．744580649．940000．03420．03300．03251．689580613．640000．03300．03520．03450．033831．6