[发明专利]一种宽温变换催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种宽温变换催化剂，属于催化剂技术领域。包括载体，活性组分以及助剂；所述载体为活性炭和二氧化硅，所述活性组分为氧化铜，所述助剂为锌、铝、镁、铁的氧化物中的一种或几种；以质量百分比计，C：5～25％，SiO₂：3％～15％，CuO：25％～50％，ZnO：0％～10％，Al₂O₃：0％～11％，MgO：0％～6％，Fe₂O₃：0％～8％。本发明催化剂的制备方法：1)将活性组分和助剂硝酸盐的混合溶液加热，将Na₂SiO₃和Na₂CO₃碱溶液加热；2)将步骤1)的两种反应液同时加入沉淀反应釜中，控制流速保持反应器中pH为7.0～9.0，滴定时间为20min～30min；3)将葡萄糖加入到沉淀浆料中，进行水热反应，经洗涤，干燥，焙烧，筛分加蒸馏水后成型。本发明宽温变换催化剂比表面积大，低温活性高，耐热性能好，可应用于210‑280℃温度范围的CO变换反应。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体为一种宽温变换催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

传统的大型装置中天然气转化出口CO含量为10％～14％，一般采用中低变组合的方式，实现CO较高的转化率，其中，中变采用铁系催化剂，低变采用铜系催化剂，铜系催化剂的入口CO含量通常小于4％，使用温度小于250℃，而小型化天然气转化制氢中，由于天然气转化的温度低，出口CO的含量一般5％～8％，且为了简化小型化天然气制氢流程，一般采用一段变换的方式，即实行宽温变换，这要求催化剂在低温时活性好，同时在宽的反应区间内具有较高的反应活性及稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽温变换催化剂及制备方法和应用，本发明催化剂比表面积大，低温活性高，耐热型助剂的加入，提高了催化剂耐热性能，可应用于210-280℃条件下的CO变换反应，使用温度范围宽。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种宽温变换催化剂，包括载体，活性组分以及助剂；所述载体为活性炭和二氧化硅，所述活性组分为氧化铜，所述助剂为锌、铝、镁、铁的氧化物中的一种或几种；以质量百分比计，C：5～25％，SiO₂：3％～15％，CuO：25％～50％，ZnO：0％～10％，Al₂O₃：0％～11％，MgO：0％～6％，Fe₂O₃：0％～8％。

本发明的优点：(1)以SiO₂-C复合载体，赋予催化剂高机械强度、较大的比表面积和耐热性能；催化剂变换活性高和热稳定性强；(2)以碱土金属氧化物ZnO和/或Fe₂O₃和/或Al₂O₃为第一助剂；起到阻隔催化剂活性组分铜晶粒长大，有助于提高CuO颗粒分散性；(3)以MgO为第二助剂，进一步提高催化剂稳定性和催化剂吸水性，进而提高催化剂的活性。

一种宽温变换催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将活性组分和助剂的硝酸盐的混合溶液加热后加入恒温储罐1，将Na₂SiO₃和Na₂CO₃碱溶液加热后加入恒温储罐2；

2)将恒温储槽1和恒温储罐2中的反应液同时加入沉淀反应釜中，控制相对流速保持反应器中pH为7.0～9.0，滴定时间为20min～30min；

3)将葡萄糖加入到步骤2)的沉淀浆料中，进行水热反应，最后经洗涤，干燥，焙烧，筛分加蒸馏水后成型即得成品。

进一步，所述葡萄糖与沉淀物中阳离子的物质的量比为0.1～4。