CO變換催化劑的研究進展

《CO變換催化劑的研究進展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、co變換催化劑的研究進展李速延周曉奇（四北化丁?研究院，四安710600）2007-06-20CO變換催化劑在介成氨、甲醉、制氫和城市煤氣工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在介成氨屮，CO變換反應(yīng)的作用主要冇兩點：一是將原料氣中的CO變換成CO2,避免氨合成過程中鐵催化劑中毒；二是CO少原料氣中多余的水蒸氣反應(yīng)可牛成等體積的H2,從而增加合成氨產(chǎn)量。因此提高變換效率，改進催化劑的性能是研究的主要任務(wù)，尤其是對催化劑配方的研究更是如此。通常使用的催化劑有高溫變換催化劑、低溫變換催化劑和寬溫耐硫變換催化劑。隨著多種原料路線的逐步采用以及大型合成氨廠生產(chǎn)工藝的發(fā)展，研制適合新

2、工藝的節(jié)能型催化劑，特別是能適用于低水碳比條件下的變換催化劑成為必然。1國內(nèi)變換催化劑的現(xiàn)狀1.1中（高）溫變換催化劑傳統(tǒng)的Fc-Cr型高溫變換催化劑其活性相y-Fc3O4為尖晶石結(jié)構(gòu)，鐵俗系催化劑亦稱為Fe3O4Cr2O3尖品石固溶體。這種催化劑具冇活性溫域?qū)?、熱穩(wěn)定性好、壽命長和機械強度高等優(yōu)點。我國新型高變催化劑的研制開發(fā)較晚，西北化工研究院在國內(nèi)先進行低汽氣比節(jié)能高變催化劑的研究，成功開發(fā)了具有較高活性、選擇性和耐熱穩(wěn)定性的FB122型節(jié)能高溫變換催化劑。以添加適量銅為代表的改進型FB123低汽氣比高變催化劑與傳統(tǒng)高變催化劑相比，表現(xiàn)出優(yōu)界的性能，達

3、到國外先進水平。國內(nèi)廣泛使用的中變催化劑為B107、B109、Bill、B112和B113等,新近開發(fā)的中變催化劑為B114、BllO-kWB?2、BM?1、BC-kBX以及西北化工研究院開發(fā)的Bl07-4FB-124及FB-125型中變催化劑等。冃前，我國牛產(chǎn)的中變催化劑基本能滿足20世紀70年代中厲期從國外引進的人型合成氨裝置的要求。1.2低溫變換催化劑目前用于工業(yè)生產(chǎn)的低變催化劑大概有8種牌號,即B201、B202、B203、B204、B205、B206、B207和CB?5等。由西北化工研究院開發(fā)的LB205型低溫變換催化劑，在相同操作條件F，CO的轉(zhuǎn)

4、化率高于國內(nèi)同類產(chǎn)品，特別是在低溫和低汽氣比條件下，具有較好的活性。我國低變催化劑-?般采用共沉淀法生產(chǎn)，也有的采用氨絡(luò)合法生產(chǎn)，與國外低變催化劑相比，尚有一定差距。1.3耐硫變換催化劑國內(nèi)耐硫變換催化劑研制發(fā)展很快。主耍有齊魯石化公司研究院開發(fā)的QCS系列，上海化工研究院開發(fā)的SB系列，湖北省化學(xué)研究所開發(fā)的EB系列耐硫變換催化劑。西北化工研究院開發(fā)的RSB?A、RSB-B系列耐硫變換催化劑具冇相對堆積密度低、活性組分分布均勻、低溫活性好、強度高、價格低、易硫化和壽命長等特點，已在全國多家屮、小型化肥廠獲得廣泛應(yīng)用。目前，針対我國大化肥“油改煤”新工藝流程

5、的特點，耍求適應(yīng)于該工藝的變換催化劑，不僅要有高的低溫活性，而且要有高的抗水合性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。以rAl2O3為主耍載休的丄業(yè)催化劑，在此條件下應(yīng)用時，均會不同程度地發(fā)生相變并迅速失活。為此，齊魯石化公司研究院研制出抗水介性好和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高的新型載體。西北化工研究院在新型載體及催化劑的研究方面也做了大量工作，并獲得突破性進展。我國耐硫變換催化劑的研究工作I?分活躍,并且向?qū)挏?、寬硫、高強度、高抗水合性和低生產(chǎn)成本方向發(fā)展。與國外相比，我國研制的催化劑在堆密度、孔結(jié)構(gòu)、活性穩(wěn)定性及抑制F?T副反應(yīng)能力等方而仍存在一定差距。這些差距從本質(zhì)上反映了國內(nèi)目詢只停留在對

6、國外產(chǎn)品的仿制階段，尚未在催化劑設(shè)計理論上形成完整體系，這方面的基礎(chǔ)理論研究工作亟待加強。2國內(nèi)外變換催化劑的硏究進展2.1高溫變換催化劑國外開發(fā)出的適用于低汽氣比變換工藝的高溫變換催化劑，一類是銅(鎰)促進的鐵基改進型高溫變換催化劑；另一類是不含鐵、珞的銅基高溫變換催化劑。近年來，國內(nèi)外研究者紛紛采用過渡金屬元素及稀土元索取代鉆氧化物，研制具有高活性的低鉆或無餡鐵系催化劑，從而降低或避免倂組分引起的環(huán)境污染和對生產(chǎn)者及使用者的危害。托普索公司開發(fā)的新一代高變催化劑LK-811為無鐵銅基高變催化劑，其溫度使用上限為350°C,冇一定局限性。SK-201為加冇

7、銅助劑的改進的Fe?Cr型高變催化劑，仍不能徹底消除F?T副反應(yīng)。KK-142為銅基高變催化劑，沒有F?T副反應(yīng)發(fā)牛，活性和當(dāng)于傳統(tǒng)高變催化劑活性的2倍。ICI公司推出的加有銅助劑的Fc?Cr基改進型高變催化劑為71-3和71-4型。這兩種催化劑均適于在低H2O/CH操作，能使F?T副產(chǎn)物的量減少到原來生成量的10%以下，且不含有毒的六價鉆，含硫量極低。BASF開發(fā)了一種加銅的Fe?C「基高變催化劑，適合在低H2O/C下操作，適宜的入口溫度為330°C,在此條件下牛成的C2?C4坯類副產(chǎn)物的總量大約為3x10'6oUCI公司開發(fā)的新一代高變催化劑本休含硫量僅

8、100x10-6,町大大縮短開車時間。該催化劑基本無