[发明专利]一种钴钼-凹凸棒土CO耐硫变换催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化肥催化剂在合成氨工业中所使用的一种钴钼CO耐硫变换催化剂的制备，特别涉及用凹凸棒土做催化剂载体制备一氧化碳耐硫变换催化剂及其制备方法。

背景技术

钴钼系一氧化碳耐硫变换催化剂具有较宽的活性温区（160℃~500℃），耐硫无上限，抗毒性能强，节能省气的特点，已被广泛的应用于大、中和小型氮肥厂。据估计，耐硫变换催化剂在我国的年消耗量为3kt以上。目前，国内外市场上各种牌号的耐硫变换催化剂很多，如德国BASF公司开发的K8-11耐硫变换催化剂，丹麦托索普公司开发的SSK系列，美国UCI公司开发的C25-2-02耐硫变换催化剂，国内也相应的推出了QCS系列，B301(SB)系列，EB等一系列的耐硫变换催化剂。这类催化剂均以γ-Al₂O₃、MgAl₂O₄以及Al₂O₃-MgO、Al₂O₃-Re₂O₃（Re代表稀土元素）等复合物为载体。γ-Al2O3的具有大的比表面积，孔分布均匀，孔径大小适宜，孔容大，堆密度小，机械性能好，独特的骨架结构使其与活性组分具有极强的亲和力，但以γ-Al₂O₃为载体的耐硫变换催化剂，在压力较高、水蒸气分压较大并且温度较低(距离露点20 ℃) 的苛刻条件下使用时,不可避免地要发生γ-Al₂O₃ 的水合反应。虽然γ-Al₂O₃ 载体水合后基本上不影响催化剂的本征活性,但由于水合产物AlOOH 从微孔中析出并堵塞反应孔道,使催化剂表观活性迅速下降。镁铝尖晶石是一种很好的耐硫变换催化剂载体，与γ-Al₂O₃相比，不仅能提高催化剂的强度，还能使载体具有碱性，提高催化剂的变换活性。而且镁铝尖晶石的抗水合性远高于γ-Al₂O₃，适用于在高压，高水/气比的大型氨厂中使用。由于MgAl₂O₄价格较高，这样占化肥市场分额53%的中、小型化肥厂多采用以γ-Al₂O₃为载体。

凹凸棒石具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，棒晶长约1μm，宽约10~15nm，为2:1型黏土矿物，即两层硅氧四面体，一层铝（镁）氧八面体。棒晶内部为孔道结构，通道孔

截面0.37nm×0.64nm，比表面积为200~300m²/g，最大可达500m²/g，吸水性强，可达150%，摩氏硬度2-3级（γ-Al₂O₃为2.75）。基于凹凸棒石黏土具有较大的比表面积，且孔径分布均匀，经处理及改性的凹凸棒石孔道及集合体的微细孔隙结构、晶体中的晶格缺陷及加热引起的晶体内部和表面产生路易斯酸化中心和碱化中心，使凹凸棒石晶体不仅满足异相催化反应所需的微孔和表面特征，热活化后具有较强的机械性能和热稳定性，也可以作为催化剂载体。我国凹凸棒石黏土资源丰富，虽有上百种产品，但仅限于低中档产品的开发与应用，通过简单的粉碎和提纯处理后，销售价格为1000~3000元/t，低于γ-Al₂O₃（5000~7000元/t），更远远低于镁铝尖晶石，基于价廉及特殊的孔道结构和较大的比表面积，将其应用到制备钴钼系CO耐硫变换催化剂的载体中。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种用凹凸棒土作载体的钴钼CO耐硫变换催化剂及其制备方法，采用一种类似于分子筛结构的富镁铝硅酸盐矿石作为制备钴钼CO耐硫变换催化剂的载体及其催化剂的制备方法，该催化剂相对于以γ-Al₂O₃为载体的催化剂具有类似的催化活性，且载体的价格较之则更为低廉，具有更好的经济效益。

技术方案： 本发明的钴钼CO耐硫变换催化剂用凹凸棒土作载体制备，其化学组成以质量百分数计量为：

CoO               0.5%~5%，

MoO₃             2%~14%，

氧化物(1)     0~15%，