合成钾霞石焙烧工艺的改进车东晖李振华高建国(齐鲁石化公司研究院,淄博,255400)摘要钾霞石是某些烃类蒸汽转化催化剂的重要组成之一,钾霞石的质量影响此类催化剂的抗积碳性能。将厢式电炉焙烧改为隧道窑焙烧,不仅降低了钾霞石的生产成本,缩短了工期,而且使钾霞石的合成率提高了15%,并由此降低了催化剂中钾的流失速率,保证了催化剂的工业应用性能良好。关键词烃类蒸汽转化催化剂钾霞石合成率积碳1概述工业上应用的烃类蒸汽转化催化剂必须有好的活性,较高的强度和稳定性。由于近年来转化过程所用原料扩大至液态烃,为防止运转中催化剂上析碳,特别要求催化剂除具有上述三个特性外,还要有较强的抗积碳性能,所以提高烃类蒸汽转化催化剂的抗积碳性能是很重要的。目前,国产催化剂Z409、Z402就是加入钾霞石复盐来代替可溶性的钾化合物,提供钾源同时减低钾的流失速率,提高了催化剂的抗积碳性能。Z409/Z405G、Z402/Z405G两组烃类蒸汽转化催化剂已在国内20多套化肥和制氢装置上使用,取得了显著的经济效益和社会效益。合成钾霞石的工业制备过程中,原来的焙烧工艺是用厢式高温电炉焙烧,批量小,生产周期长,而且能耗高。为解决生产急需,我们改用陶瓷工业用的隧道窑炉进行钾霞石的焙烧合成,并对烧成温度、时间进行调整。工业应用及试验数据表明,此工艺改进不仅降低了生产成本,而且提高了钾霞石的合成率和稳定性。2焙烧工艺的特点及主要影响因素2.1隧道窑焙烧工艺的特点厢式高温电炉的热量靠辐射作用传递,虽然电炉操作简单,温度控制方便,但进出料为间歇操作,生产能力低,能耗高,只适用于小批量生产。而工业隧道窑的特点是对流式焙烧,用燃烧烟道气做载热体,直接传递热量,连续进出料,适用于大批量生产。料车受来自烧成带的燃烧烟气预热,然后进入烧成带,最后到冷却带。其隧道窑的烧成带的温度区间是600～1300℃,进窑车速度根据物料在烧成带煅烧所需时间及保温时间来确定。2.2烧成温度和时间烧成是钾霞石合成中重要的一环,烧成工艺的选择及烧成条件的控制,直接影响着钾霞石合成的质量。影响烧成的因素一般有温度、时间、气氛、添加剂等。其中煅烧温度和时间是主要的影响因素。物料随窑车进入隧道窑的预热带,被加热至150～250℃,此时料中残余的自由水及吸附水分被排除,温度升至450～600℃,物料排除结构水,开始有固相反应,颗粒附聚形成固熔体。据文献介绍〔1〕,焦宝石脱水反应式为Al2O3?2SiO2?2H2O=Al2O3?2SiO2+2H2O,当物料进入烧成带时,在此温度下,发生相变,即2(Al2O3?2SiO2)=2Al2O3?3SiO2+SiO2。从焦宝石的差热图中可看到这一相变的放热峰(见图1),从钾霞石差热图中看到,1015℃时钾霞石合成的热效应最大,放热峰自990℃开始至1030℃结束。若温度继续升高至1100～1200℃就会有少量游离硅石出现,对催化剂性能不利。而低于900℃钾霞石合成不完全,故确定隧道窑的烧成带温度区间收稿日期:1997—03—10;修改稿收到日期:1997—09—02。科学研究与技术开发齐鲁石油化工,1997,25(4):235～237QILUPETROCHEMICALTECHNOLOGY是900～1100℃。并考察了此温度范围内不同的煅烧时间对钾霞石合成率的影响。物料在烧成带停留时间为2、4、6h,钾霞石合成率分别为84.5%、93.7%、98.1%,钾霞石合成率随时间延长而提高,所以确定物料在烧成带停留时间为5～6h,以保证物料全部烧透。图1差热图3钾霞石合成率的提高对催化剂性能的影响由于隧道窑焙烧比厢式高温电炉焙烧具有明显的优点,保证了钾霞石的合成质量。为了比较,我们分别对两种焙烧工艺的钾霞石成品做X衍射,从物相图上(图2)钾霞石的主相峰的峰强度看,KAS-2样的主相峰的峰高相对比KAS-1样高13个格数。表1中KAS-2样的合成率高于KAS-1样15%。改进焙烧工艺,提高了钾霞石的合成率。表1两种焙烧工艺的钾霞石合成率对比样品编号主相峰峰高相对格数/格钾霞石合成率,%(m)焙烧工艺KAS-18385.6厢式电炉焙烧KAS-29698.1隧道窑焙烧图2厢式电炉焙烧KAS-1及隧道窑焙烧KAS-2催化剂的钾流失速率快,减少催化剂的使用寿命,而且大量钾迁移沉积在后面的设备中影响设备使用〔2〕。为此,应