甲烷转化催化剂硅含量测定方法改进
周孔国
（云南解化清洁能源开发有限公司解化分公司，云南 开远661600）
［摘 要］简介甲烷转化催化剂的组成，分析与探讨工业催化剂生产过程中影响其性能的参数，指出镍催化剂硅含量常用测定方法存在的问题，并在试验的基础上提出了测定方法的改进。改进后的硅含量测定方法，通过对比试验验证了其可行性，且其精密度好、准确度高。
［关键词］ 甲烷转化催化剂；硅含量；测定方法；改进；注意事项
［中图分类号］ TQ 426.94 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）02-0075-04
0 引 言
甲烷转化催化剂主要以镍为活性组分，不同催化剂主要是助剂和载体成分不同，这些组分对催化剂性能、强度、密度、耐热性能等均有影响。催化剂载体有硅铝酸钙、铝酸钙和耐火材料。以硅铝酸钙为载体的，钙硅含量高，强度下降，易破碎，阻力增大；以铝酸钙为载体的，SiO2含量＜0.2%，CaO含量＜10%，其余为Al2O3，活性好，强度较高，使用寿命3～5 a，但经冷凝液冲击、卸压和其他机械损害后，强度会下降；以耐火材料为载体的，CaO和SiO2含量均小于0.1%，强度高，不易结焦和积炭，不转移杂质，后续催化剂和设备不受污染，耐高温，但价格高。
SiO2在高温高压和高水汽分压下，以原硅酸（H4SiO4）形式转入气相中，转入气相中的SiO2随工艺气带到下游温度较低的地方，如废热锅炉或高温变换催化剂床层上部，析出后影响传热和催化活性，增大阻力。因此，选择催化剂时应严格控制SiO2、K2O、Na2O等杂质含量。部分氧化过程系高温、中压并有水蒸气存在的气氛，对SiO2、K2O、Na2O等挥发迁移十分有利，易给生产带来影响，因此准确掌握催化剂中杂质含量显得尤为重要。
甲烷转化催化剂硅含量测定常采用HG/T3543—2006《天然气转化催化剂化学成分分析方法》中硅含量测定方法，但实际操作过程中发现，由于样品熔融不完全，熔融物不易浸取，平行测定结果偏差大。为此，对原测定方法加以改进，解决了熔融不完全、熔融物不易浸取、测定值重现性差的缺点。
1 测定方法的改进
主要改进措施见表1。具体改进内容及相关试验介绍如下。
表1 甲烷转化催化剂硅含量测定方法及改进
1.1 混合熔剂配制
改进前混合熔剂采用碳酸钠和硼酸1+1.5的比例配制；改进后采用碳酸钠和硼酸1+2的比例配制。
1.2 熔融温度
改进前样品在高温炉中200 ℃恒温10 min，然后升温至950 ℃熔融2 h；改进后样品低温放入高温炉中，升温至1 050 ℃熔融1 h。
1.3 熔融物浸取方式
改进前，样品灼烧后于铂坩埚中冷却，然后置于250 mL烧杯中加1+1盐酸25 mL和水130 mL加热浸取；改进后，样品灼烧后于铂坩埚中冷却，然后用1+1的盐酸40 mL逐次在铂坩埚中加热浸取（必要时在电炉上加热），待熔融物全部溶解后转移至容量瓶。
1.4 样品测量条件
甲烷转化催化剂中硅含量测定吸收池、显色剂、还原溶液、二氧化硅标液试剂等条件均进行了改进，测定波长、显色剂用量、显色温度、显色时间等均是通过同一试验样品在同一试验条件下的测定结果比较来加以确定的。
据文献资料记载，分光光度法测定可溶性二氧化硅比色过程中，常用波长为700 nm和815 nm，选用波长主要依据试液基体组成。改进前吸收波长为815 nm，用同一试验样品分别在700 nm和815 nm处测定吸光度（见表2）。通过对比试验发现，在测定甲烷转化催化剂中二氧化硅含量的过程中，波长700 nm和815 nm处的吸光度差别不大，而700 nm处测定时灵敏度稍高。
更多内容详见《中氮肥》2016年第2期