[发明专利]一种含金属助剂的低温变换催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含金属助剂的低温变换催化剂，它是由催化剂母体与1%（W/W）的金属助剂组成，所述的金属助剂指的是CeO₂，所述的催化剂母体指的是CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂母体。本发明主要解决了低温和低汽/气比条件下变换催化剂在催化过程中活性低的问题，重点优化了基础反应条件，确定原料投加的方法和添加的金属助剂，找到了制备HZ相、FC及ML相的工艺条件。主要的难点在于避免沉淀母体中Cu/Zn比的不均匀状态而导致的催化剂活性的不稳定，同时如何通过CeO₂的添加促进催化剂表面上团状物和网状物的细密性，防止Cu晶粒烧结变大。

技术领域

本发明属于一氧化碳变换制氢和催化剂技术领域，涉及一种含金属助剂的低温变换催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

低温变换催化剂是制氢、制氨厂最关键的经济型催化剂。而能源危机的出现，各种新工艺来减少合成氨的能源消耗是首当其冲的要求。高活性低温变换催化剂是其中的关键指标，因此研发一种良好的高活性的低温变换催化剂经济意义十分重大。

由于原油品质的变化及市场对石油产品性能要求的不断提高，国内各炼油 厂又相继建成了不同类型的加氢装置以提高产品质量。

对铜锌铝催化剂是工业生产中最常用的一氧化碳低温变换催化剂，活性中心是氧化铜经过还原后产生的铜微晶。一般来说，铜微晶的分散度越高，粒度越小，则比表面越大，对应催化剂的活性就越高，出口CO含量降低。生产实践证明，如果低温变换催化剂出口气CO降低0.1％，H₂和氨的产率可以增加1.1％～1.6％。因此，如何在低温低汽气比下获得更高活性铜比表面的铜锌铝催化剂已成为一个重要的研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性低温变换催化剂及其制备方法，该方法提供了在低汽/气比条件下，通过加入金属助剂以获得活性更高的催化剂，该方法有效的克服了Cu、Zn的分步沉淀，简化了制备条件，使其规模化的工业生产更容易实现，也有效的增加催化剂的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种含金属助剂的低温变换催化剂，其特征在于它是由催化剂母体与1%（W/W）的金属助剂组成，所述的金属助剂指的是CeO₂，所述的催化剂母体指的是CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂母体。

本发明进一步公开了含金属助剂的低温变换催化剂的制备方法，其特正在于按如下的步骤进行：

（1）配置氨络合液后，分别将铜和锌置于氨络合液中溶解反应，从而获得铜氨络合液和锌氨络合液，其中氨络合液为配比NH₃:NH₄HCO₃ = 2:1的溶液；其中铜：锌：氨络合液的摩尔比为：1:(1.05～1.20):1；

（2）将铜氨络合液加入溶解反应槽，锌氨络合液分四次加入铜氨络合液溶解反应槽内，分解中后期将计量的Al(OH)₃粉末投加到反应槽内，溶解反应槽在温度高于90℃和一定搅拌强度下反应完成，在此期间可回收蒸出的氨；当反应溶液接近无色时反应中止，获得最终生成沉淀物；对沉淀物洗涤2次，收集沉淀料浆，该沉淀料浆为催化剂母体；将催化剂母体在120℃条件下干燥，在料浆含水率为20%时干燥完成；

其中，药剂投加量按Cu/Zn=1.1～1.2，铝含量以Al₂O₃计算，投加量是成品氧化物质量含量的8%，即Al₂O₃=8wt%考虑；原料是金属铜或锌或是氧化铝，也可以是CuO、ZnO或氢氧化铝；