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1、《化学工程进展》课程考查专业：化学工程与工艺2010级班级：工艺四班学号：20100380427姓名：张珊日期：2013年11月低温水煤气变换反应作者:张珊摘要:低温水煤气变换催化剂是近年来催化剂领域研究的一个热点问题。本文介绍了各类低变催化剂，着重介绍了铜基催化剂和金催化剂，也介绍了数种新型的催化剂，描述了国内外低变催化剂的现状以及未来主要发展方向和前景。Abstract:Thelow-temperatureWater-GasShiftReactionisahotissue,inrecentyear.Thiswokdescribesthevarioustypeso
2、flowtemperatureshiftcatalyst,highlightingthecopper-basedcatalystsandgoldcatalysts,alsointroducedseveralnewcatalysts,describedthesituationathomeandabroadaswellaslow-temperatureshiftcatalystmaindevelopmentdirectionandfutureprospects关键词:水煤气变换，变换催化剂前言:1.水煤气变换反应(Water-GasShiftReaction,简称WGS
3、R)的工业应用已有90多年历史,广泛应用于以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工业，可以廉价地制造合成气。在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应中大量CO的去除。近年来，由于以纯氢为燃料的车载质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术的兴起，使得这一经典反应再次引起研究者的关注。此外，随着人类社会、交通运输以及现代工业的迅速发展，大量有毒物质被排入空气中，造成了严重的大气污染并严重的危害了人类的的正常生活及身体健康，同时也给人类赖以生存的环境造成了极大的伤害，如何消除和减少所存在的有害物质，使我们面临的的一个重要研究课题。其中CO是一
4、种无色、无味、无刺激性的有毒气体，在空气中不易与其他物质反应，故可在大气中停留两三年，是一种重要的环境污染物，其中一半以上的CO废气来自机动车辆排放的尾气，其余主要来自煤等燃料的不完全燃烧。因此水煤气反应用于汽车尾气的净化将能显著减少CO污染。水煤气变换反应被用于汽车尾气净化处理过程中的三效催化剂，不仅能有效促进CO的消除，而且生成的H2也有利于出去尾气中的氮的氧化物。因此，基于水煤气变换反应在车载燃料电池上净化原料气的应用前景以及在尾气污染物消除过程中的重要性，近年来有关新型水煤气变换催化剂的研究再次引起国内外研究者的极大兴趣。正文：2.1铜基低温变换催化剂工业低
5、温水煤气变换催化剂主要有三类：CuO-ZnO系，Cu-Zn-Cr系，Cu-ZnO-Al2O3系，。CuO-ZnO系催化剂工业使用较早，但当温度较高时催化活性不理想且耐热性较差。加入Cr2O3或Al2O3可改善其耐热性。性比之下，由于Cr易被氧化成6价，随意处理会造成环境污染，而Al2O3原料易得且无环境污染问题，所以目前工业以Cu-ZnO-Al2O3系为主。2.1.1CuO-ZnO催化剂以Cu(OH)2为前驱体制备的CuO/ZnO催化剂在较宽的温度范围均具有较高的WGS反应活性。在较宽的温度范围均具有较高的WGS反应活性剂,水煤气变换反应活性不仅与活性组分CuO在载
6、体ZnO表面的分散度和颗粒度有关,还与活性组分和载体间的相互作用强度有关。综合各种因素,认为CuO的适宜负载质量分数为20%,所得催化剂样品水煤气变换反应活性较好,在350℃时,CO转化率可达95.5%。【1】2.1.2Cu-ZnO-Al2O3系催化剂。利用溶胶-凝胶法制备了一系列的Cu/ZnO/Al2O3/MA。铜锌总量和铜锌比例对催化剂活性都有影响。随着铜锌含量的升高，催化剂活性增加，在达到50%时活性最好，同时铜锌之间的比例为1:1时催化剂的活性要优于其他比例的催化剂【2】。此外，氧化铝含量和焙烧温度对负载型催化剂的活性也存在影响，氧化铝作为结构助剂加入到的催
7、化剂中，当其含量增加到12.8%，活性最高，再增加活性反而降低。焙烧温度为400°C时催化活性最好，250°C时CO转化率为80%，350℃时接近平衡转化率，说明负载型铜锌铝催化剂有一定的活性。2.1.3Cu-Zn-Cr系催化剂铜锌铬的比例以及不同助剂的加入，对催化效率影响很明显。当铜：锌：铬为12：17：57,中和混合液浓度为1mol／L,中和温度为70～80℃,中和时间为40min,PH=7.5～9.0,焙烧温度为450℃,焙烧时间为3h时,催化剂活性很高。当助剂含量分别为Ce：0.8%,La：0.6%时,催化剂耐热性能有明显提高。该催化剂在低水气比的条件下
