[發明專利]一種耐高溫高壓的銅系變換催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201811495359.5
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109364941B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 許龍龍;孔晨暉;馬生翼;陳剛;韓廣明;馬小龍;馬煒;姜海軍;郭繼新
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司;西安向陽航天材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J37/03;C01B3/16
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種耐高溫高壓的銅系變換催化劑，以穩定氧化物計由以下質量百分數的成分組成：CuO 45％～65％，ZnO 20％～40％，Al₂O₃ 5％～30％，SiO₂ 0.5％～3％，V₂O₅ 0.3％～3％，MnO₂ 0.1％～2％，該催化劑可在壓力為7MPa～10MPa、溫度為260℃～320℃的條件下使用；本發明還公開了一種耐高溫高壓的銅系變換催化劑的共沉淀法制備方法。本發明通過增加催化劑中CuO的量提高了催化劑的活性，利用V₂O₅中的V降低SiO₂表面的親水性，避免了SiO₂在高溫高壓高水汽比時發生水合，提高了催化劑的耐高溫高壓性能；本發明的制備方法易于工業化量產，成本較低。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種耐高溫高壓的銅系變換催化劑及其制備方法。

背景技術

水煤氣變換反應(CO+H₂O→H₂+CO₂)是工業上制氫氣的主要途徑。目前工業上常用的變化反應催化劑有鈷鉬系、鐵鉻系以及銅系三類。鈷鉬系變換催化劑在使用前需進行硫化，使活性組分從氧化態轉化為硫化態，且使用過程中要求工藝氣中含有一定量的硫，以避免催化劑返硫化而失活；鐵鉻系催化劑起活溫度高，但其通常反應溫度較高，范圍為350℃～450℃；銅系變換催化劑因具有較好的低溫活性而被廣泛應用，目前工業上常用的低變催化劑為Cu/ZnO/Al₂O₃三元催化劑(含銅量以CuO含量計在45％以下)，該催化劑的使用溫度為180℃～230℃，使用的壓力通常在3MPa以下，汽氣比在0.5以下。

國內部分氨廠及制氫廠使用天然氣為原料進行制氫，因原料硫含量低，使用鐵鉻高變催化劑串聯銅系低變催化劑的制氫工藝。由于使用高壓造氣工藝，壓力為7MPa～9MPa，且為保證變換深度，常常添加大量蒸汽，汽氣比在0.7以上，在此壓力及汽氣比條件下，水蒸氣露點在240℃左右，因此，銅系低變催化劑的使用溫度需達到260℃以上，以防止水蒸氣冷凝，其熱點溫度可達280℃以上，目前國內常用的銅鋅鋁三元低變催化劑在此條件下使用時迅速失活。中國專利CN2013100237192報道了一種具有高耐熱性的銅系變換催化劑，但該催化劑在300℃以下變換活性較差，且沒有針對高壓條件進行研究；中國專利CN2010105986983報道了一種在200℃～300℃反應溫區內活性優良的銅系CO變換催化劑，但同樣沒有針對高壓條件進行研究，而且載體制備工藝較為復雜，需水熱法進行，實現工業化量產較為困難。目前，有關在高壓、高溫、高汽氣比條件下使用的銅系變換催化劑資料較少，相關產品為國外所壟斷，國內使用廠家每年需花費大量資金從國外購買。

因此，提供一種具有壽命長，耐高溫高壓、高汽氣比的銅系變換催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種耐高溫高壓的銅系變換催化劑。本發明的催化劑通過提高催化劑中CuO的含量增加了反應活性中心銅的數量來提高催化劑的活性，同時添加助劑SiO₂和V₂O₅，利用V₂O₅中的V降低SiO₂表面的親水性，避免了SiO₂在高溫、高壓和高汽氣比的條件下發生水合反應，從而提高了催化劑的耐高溫和耐高壓性能。