[发明专利]一种低密度铁铬系CO变换催化剂

说明书

一种低密度铁铬系CO变换催化剂，该催化剂是Fe₂O₃、Cr₂O₃、CuO、M_xO_Y的混合物，按重量百分比计其主要组成如下：Fe₂O₃70％～92％，Cr₂O₃4％～15％，CuO 0.5％～10％、M_xO_Y4％～15％，并采用如下制备方法：(1)在催化剂制备过程中添加氧化剂来改变催化剂微观结构；(2)对沉淀后的催化剂采用洗涤盐溶液进行洗涤，洗涤后的催化剂经过干燥、焙烧、成型制得所述催化剂。本发明的催化剂堆密度低、机械强度高、低温活性高、起活温度低、本体硫含量少，抗水沸能力强，能够解决目前铁铬系变换催化剂在工业应用过程中存在的问题。

技术领域

本发明属于变换催化剂技术领域，涉及一种低密度铁铬系CO变换催化剂。

背景技术

CO变换反应主要应用于制氢、合成氨过程中。变换的原理是气体中的CO和水蒸汽在一定的压力和温度下，在催化剂的作用下，使工艺气体中的CO和H₂O发生变换反应生成H₂和CO₂。在制氢装置中，CO变换主要是富产氢气，降低CO含量，满足后续PSA吸附剂对粗氢气组分的要求。在合成氨中，CO变换工段位于氨厂的下游的次级重整，主要是为了将产氢量达到最大化，合成气中CO含量最小化。

目前制氢和合成氨的CO变换反应主要使用的催化剂为铁铬系CO高温变换催化剂，特点是：(1)在350～400℃具有很高活性；(2)机械强度好，不易碎；(3)耐热性能好，使用寿命长；(4)能防止生成甲烷的副反应；(5)原料易得。因此，铁铬系CO高温变换催化剂在工业上得到长期广泛的应用。铁铬系变换催化剂经过不断的发展，技术已经基本成熟，但在工业应用过程中仍然存在许多问题，如(1)催化剂起活温度高、低温活性差；(2)催化剂堆密度偏大；(3)催化剂本体硫含量高；(4)催化剂耐沸水能力差，遇水粉化及催化剂本体铁流失等问题。

为解决目前铁铬系变换催化剂在工业应用过程中存在的问题，现有技术主要从催化剂配方组成、制备方法及制备工艺条件等方面加以改进。

如CN 1140630A介绍了一种低水/碳比高温变换催化剂及制备方法，该催化剂以氧化铁、氧化铬为基体，以氧化铜为助剂和氧化铈、氧化镨、氧化铽等稀土氧化物为助剂，采用共沉淀法，在铁溶液中加入铬酐进行氧化还原后与氨水进行共沉淀反应，进行洗涤后，于沉淀物中加入处理过的含稀土和一半计量铜的硝酸盐溶液，混合均匀后干燥、焙烧、造粒、打片，最后浸渍另一半铜溶液，进行热处理、冷却制得催化剂产品。

CN 101385977A介绍了一种一氧化碳高温变换催化剂的制备方法，该制备方法是将铁和铬的氧化物按一定重量比例放置于球磨罐中进行球磨后，进行焙烧、压片、造粒环节，将造粒好的催化剂浸渍氧化钾的水溶液，烘干制得成品催化剂。

CN 101185897A介绍了一种低水/气比高变催化剂及其制备方法，该催化剂以氧化铁作为主要活性组分，以三氧化二铬作为结构助剂，添加氧化铜作为促进剂。催化剂采用分步共沉淀的制备方法，将铁和铬的混合溶液用苛性碱进行中和沉淀，得到的沉淀经过洗涤、过滤，滤饼打浆形成浆料，加入铜盐溶液，再经过喷雾干燥、造粒、焙烧、压片制得催化剂成品。

CN 1986060A介绍了一种高稳定性的高变催化剂的制备方法，该催化剂以氧化铁作为活性组分，以氧化铬作为结构助剂，以钴、钼、铜、铝、镍、铈、镧、钕、锰、钾的氧化物作为促进剂；该催化剂以与苛性碱溶液反应，使铁和铬同时沉淀，然后对沉淀进行晶化处理，再经过洗涤、过滤、干燥、配料、造粒、焙烧、压片制得催化剂。

上述技术制得的催化剂存在如下诸多问题：如起活温度高、低温活性差；或催化剂堆密度偏大；或催化剂本体硫含量高；或催化剂耐沸水能力差，遇水粉化及催化剂本体铁流失等问题。

发明内容