[发明专利]一种适用于高CO的宽温变换催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种适用于高CO的宽温变换催化剂及其制备和应用，属于催化剂技术领域，具体涉及CO变换催化剂技术领域，以解决现有的CO变换催化剂不能同时满足低温活性好，使用温度范围宽，高温热稳定好，低副产物要求的问题，所述催化剂包括CuO的含量为25‑35wt％，ZnO的含量为25‑40wt％，Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的含量为15‑30wt％，MnOsubgt;2/subgt;的含量为4‑8wt％，CaO的含量为1‑3wt％，Cssubgt;2/subgt;O的含量为0.3‑0.5wt％。制备的Cu系CO变换催化剂，低温活性好，使用温度范围宽，高温热稳定好，副产物低，契合了现有高CO气体的综合利用。

技术领域

一种适用于高CO的宽温变换催化剂及其制备和应用，本发明属于催化剂技术领域，具体涉及CO变换催化剂技术领域。

背景技术

为达到资源利用最大化、“三废”零排放、“吃干榨尽”的循环经济目标，目前国内出现较多高CO含量气体(CO含量≥50％)回收利用项目，主要采用CO等温变换工艺，用于制备甲醇、合成氨等。另外就是在天然气转化制氢中，为了简化装置流程，CO变换趋向于一段式变换。这两种工况都是变换装置的进口CO含量高，变换床层温升大，床层温升可达到120-200℃，需要CO变换催化剂长期在200-400℃范围内运行。这就需要变换催化剂具有低温时活性好，同时在宽的反应区间内具有较高的反应活性及稳定性。

目前，工业化CO变换催化剂主要有3类：Fe-Cr系高温变换催化剂(300-500℃)、Cu-Zn-Al系低温变换催化剂(190-250℃)和Co-Mo系耐硫变换催化剂(180-450℃)。其中，Fe-Cr系高温变换催化剂价格低廉、稳定性好，但其低温活性差，对水气比有一定要求(水气比低容易出现高副产物)，且Cr₂O₃是剧毒物质，在生产、使用和处理过程中容易对人员造成伤害且对环境造成污染。CuO/ZnO/Al₂O₃系低温变换催化剂，其低温活性好，可在低水气比条件下运行，但其存在的问题是活性组分铜晶粒易烧结、热稳定性差等。钴钼系耐硫宽温变换催化剂最突出的优点是其耐硫和抗毒性能力强，使用温区宽，还具有强度高、使用寿命长等优点，但其缺点是使用前需硫化，操作繁琐，且在使用过程一定要确保原料其中有一定的硫含量，否则催化剂易反硫化失活。

由此可见，这几种传统催化剂对高CO含量原料气(原料气中不含S)的综合利用装置不适用。另外，传统Cu-Zn-Al系CO变换催化剂在高CO气体中应用，容易产生甲醇副产物或是多种结构化的混合物，这将降低目标产物的选择性。

发明内容

本发明的目的在于：一种高CO宽温变换催化剂及其制备和应用，以解决现有的CO变换催化剂不能同时满足低温活性好，使用温度范围宽，高温热稳定好，低副产物要求的问题，同时现有的CO变换催化剂对高CO含量原料气(原料气中不含S)的综合利用装置不适用的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种适用于高CO的宽温变换催化剂，所述催化剂包括CuO，ZnO，Al₂O₃，MnO₂，CaO，Cs₂O，其中CuO的含量为25-35wt％，ZnO的含量为25-40wt％，Al₂O₃的含量为15-30wt％，MnO₂的含量为4-8wt％，CaO的含量为1-3wt％，Cs₂O的含量为0.3-0.5wt％

优选的，所述催化剂包括CuO，ZnO，Al₂O₃，MnO₂，CaO，Cs₂O，其中CuO的含量为30wt％，ZnO的含量为36wt％，Al₂O₃的含量为18wt％，MnO₂的含量为6wt％，CaO的含量为2wt％，Cs₂O的含量为0.4wt％。