銅系一氧化碳低溫變換催化劑的改進(jìn)方法探討

 前言

        一氧化碳低溫變換催化劑用于合成氨和制氫工業(yè)中，用于一氧化碳和水反應(yīng)生成氫和二氧化碳的過程中。就目前的情況來看，多數(shù)國家工業(yè)上大多數(shù)是采用銅系一氧化碳催化劑，催化劑的制備方法大多數(shù)是用銅的硝酸鹽溶液和沉淀劑共同制備而成，但是在生產(chǎn)過程中仍然存在有雜質(zhì)或者溫度難以控制的現(xiàn)象，為了進(jìn)一步提高催化劑的純度，提高生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)銅系一氧化碳低溫變換催化劑的改進(jìn)方法進(jìn)行探討。

        1 銅系一氧化碳變換催化劑

        新型銅系一氧化碳變換催化劑及其制備工藝，屬無機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅-鋅-鋁系一氧化碳變換催化劑?，F(xiàn)有的一氧化碳變換催化劑通常有兩種，即鐵系一氧化碳高溫變換催化劑和銅系一氧化碳低溫變換催化劑。為了提高催化劑性能，也有對(duì)催化劑進(jìn)行改進(jìn)的報(bào)道，如歐洲專利EP353453公開了一種改進(jìn)的低汽氣比高變催化劑，它是將鐵-鉻催化劑浸入銅鹽溶液中，經(jīng)干燥后，再焙燒。此類催化劑在低汽氣比條件下，會(huì)有F-T副反應(yīng)的發(fā)生，并且不適用于低溫變換[1]。中國專利GK85100599中公開的銅-鋅-鋁系一氧化碳低溫變換催化劑，是在較高溫度下將硝酸銅、硝酸鋅混合溶液與碳酸鈉溶液進(jìn)行沉淀，這樣生產(chǎn)出來的催化劑僅能適用于低溫變換，在低汽氣比條件下活性較差，而且生產(chǎn)過程中有Na離子的存在，增加洗滌用水量及環(huán)境處理的負(fù)擔(dān)。

        2 目前銅系一氧化碳低溫變換催化劑存在的缺點(diǎn)

        2.1 存在較多雜質(zhì)，純度不高

        在催化劑的提取過程中，需要很多的條件，也受到很多條件限制導(dǎo)致了提煉出的催化劑存在雜質(zhì)，純度不高的問題，從而影響了催化劑的作用，在應(yīng)用中并不適用。像在銅-鋅-鋁的催化劑合成提取中，容易形成氫氧化鋁凝膠，美國專利中提出的用銅和鋅沉淀提取的催化劑雖然不會(huì)有凝膠的出現(xiàn)，但是沉淀受溫度影響較大，并不容易控制溫度條件。除此之外，這樣生產(chǎn)出來的催化劑僅能適用于低溫變換，在低汽氣比條件下活性較差，而且生產(chǎn)過程中有Na離子的存在[2]，增加洗滌用水量及環(huán)境處理的負(fù)擔(dān)，化工生產(chǎn)給環(huán)境污染帶來了不小的壓力，所以在改進(jìn)催化劑的過程中應(yīng)該盡量避免有害的污染物的產(chǎn)生，減小對(duì)環(huán)境污染，這也是改進(jìn)催化劑的目的之一。

        2.2 催化劑原料昂貴，成本高

        在化學(xué)反應(yīng)中，催化劑大大減少了化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，在工業(yè)大量發(fā)展的今天，催化劑的需求量也得到了大幅度的提升，因此催化劑原料的用量也大大增多。催化劑多為礦物質(zhì)，而礦石作為不可再生資源，用量多了，數(shù)量就少了，經(jīng)過幾十年的挖掘開采，銅系催化劑的儲(chǔ)存量就越來越少，供不應(yīng)求，銅的價(jià)格也隨之增加。雜質(zhì)越少的催化劑作用越大，而純度高的催化劑就需要花大成本，由此觀之，銅的價(jià)格也會(huì)逐步增長，為了適應(yīng)市場的需求以及了科技更好的進(jìn)步發(fā)展，就需要加快探討出銅系一氧化碳低溫變換催化劑的改進(jìn)方案，以便降低催化劑的成本。

        3 銅系一氧化碳低溫變換催化劑的改進(jìn)方法

        3.1 在催化劑配制中加入適量助劑

        在銅系一氧化碳低溫變換催化劑的研制中，可以改變單一的銅物質(zhì)的攝入量，適當(dāng)加入鋁和鋅兩種化學(xué)元素，加入這些一旦配量控制不好或者沉淀溫度掌握不恰當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致凝膠和氫氧化鋁的的產(chǎn)生，污染環(huán)境，影響催化劑的效果。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，在催化劑的配置過程中，可以加入別的助劑進(jìn)行調(diào)和，如稀土等元素。在銅系一氧化碳低溫變換催化劑配制時(shí)加入稀土，可以改變催化劑的性能，使催化劑的結(jié)構(gòu)更加合理，并且可以抑制甲醇的產(chǎn)生，在提高催化劑質(zhì)量的同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染。

        3.2 采用氨絡(luò)合法制備催化劑

        在催化劑的提取中，如果原料使用存在缺陷就會(huì)導(dǎo)致催化劑的純度不高，性能不好，造成環(huán)境污染和成本高的問題。在銅系一氧化碳低溫變換催化劑的改進(jìn)中，可以采用氨絡(luò)合法來改進(jìn)催化劑的不足之處。采用氨絡(luò)合法[3]，在一定程度上可以降低催化劑的堆密度和副作用產(chǎn)品的產(chǎn)生，提高銅系一氧化碳低溫變換催化劑的耐熱活性，改變催化劑的性能，延長使用壽命，能夠更好的為化學(xué)反應(yīng)服務(wù)。

        4 結(jié)束語

        本文主要介紹了銅系一氧化碳低溫變換催化劑的改進(jìn)方法，以及中美兩國在銅系催化劑生產(chǎn)專利情況，并就優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡單比較。同時(shí)也對(duì)我國當(dāng)前銅系一氧化碳低溫變換催化劑的生產(chǎn)中存在的主要問題進(jìn)行了梳理，并就生產(chǎn)加工工藝給出了改進(jìn)方法。銅系一氧化碳低溫變換催化劑作為重要的生產(chǎn)要素，必會(huì)隨著科技的進(jìn)步在今后生產(chǎn)中超著更安全，更低廉、更環(huán)保的加工工藝方向前行。

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