[发明专利]一种铜系中温变换催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的高CO含量铜系中温变换催化剂及其制备方法。催化剂重量百分比的组成为：氧化铜 35‑50%，氧化锌 25‑40%，氧化铝 5‑15%，结构助剂M氧化物 5‑15%，M为Zr、Mg、Mn中的一种或几种混合物。催化剂采用共沉淀法制备，制备的催化剂具有优良的性能，通过添加结构助剂，改善了催化剂的结构，增强了催化剂性能，适用于高CO含量(＞10体积%)的变换反应过程。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的高CO含量铜系中温变换催化剂及其制备方法。

背景技术

1063年铜系低温变换催化剂开始用于合成气的生产，后来随着气体净化技术的发展，在合成氨厂和制氢装置中得到广泛使用。

工业上进行变换反应通常包括一步或两步工艺，即铁系高温变换和铜系低温变换，铜系低温变换通常只能适应于CO含量较低的气体（5体积%）的变换反应，传统的铜系变换催化剂主要是指铜锌铝系，一些研究学者也在尝试在体系中添加其它助剂来提高催化剂的性能，尤其是增强其热稳定性性能，来适应高CO含量的变换反应。

中国专利CN105536803A公开了一种铜系一氧化碳中温变换催化剂及其制备方法。催化剂以铜盐、锌盐、铝盐为活性组分，制备过程采用共沉淀法工艺和特殊设备。

中国专利CN106179360A公开了一种铜锌铝催化剂及其制备方法。催化剂组成为CuO、ZnO、Al₂O₃，与传统沉淀法相比不同在于沉淀剂溶解中加入有机溶剂。

中国专利CN103170339A公开了一种富氢气氛中Cu基高温水煤气变换催化剂及其制备方法。催化剂组成为氧化铜、氧化铈和氧化锆，催化剂制备为反加共沉淀法。

中国专利CN101786000A公开了一种一氧化碳变换催化剂及其制备方法。催化剂组成在铜锌铝系基础上添加了硼族元素化合物，催化剂采用共沉淀法制备。

至今市场上没有一种适用于高CO含量的变换催化剂，急需开发一种新型的铜系中温变换催化剂来来满足高含量的CO（＞10体积%）中温变换反应要求。

发明内容

本发明的目的是克服传统铜系变换催化剂不能适用高CO含量的缺点，提供一种适用于高CO含量（＞10体积%）高性能的铜系中温变换催化剂。

本发明的特点是催化剂组成在铜、锌、铝基础上引入了其它结构助剂，铝和结构助剂发挥双载体的作用，改善了催化剂的结构，增强了催化剂性能，从而适用于高CO含量的变换反应过程。

本发明所述的催化剂组成中，以重量百分比计：氧化铜 35-50%优选为40-45%，氧化锌 25-40%优选为30-35%，氧化铝 5-15%优选为9-12%，结构助剂M氧化物 5-15%优选为8-10%。

本发明所述的催化剂组成中结构助剂为Zr、Mg、Mn中一种或几种混合物。

本发明所述的催化剂采用沉淀法制备，具体步骤如下：

（1）将配置好的碱性沉淀剂加入到带有搅拌桨和水浴加热的反应器中，将含有硝酸铜、硝酸锌、助剂M盐的混合液以50-70ml/min匀速加入到碱性沉淀剂中进行沉淀，中和温度65-70℃，终点pH值7.0-7.2，老化0.3-0.5h；

（2）老化后的物料经沉降洗涤，加入氧化铝粉打浆0.3-0.5h；

（3）打浆后物料经过抽滤、干燥、碾料、造粒、焙烧、压片成型得到催化剂。

一般地，所述助剂M盐为其对应的硝酸盐、碳酸盐、氢氧化物中的一种或几种混合物。

所述助剂M盐的混合液金属离子总浓度为0.2-2.0mol/L。