CO变换催化剂的研究进展

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1、co变换催化剂的研究进展李速延周晓奇（四北化丁•研究院，四安710600）2007-06-20CO变换催化剂在介成氨、甲醉、制氢和城市煤气工业中得到了广泛应用。在介成氨屮，CO变换反应的作用主要冇两点：一是将原料气中的CO变换成CO2,避免氨合成过程中铁催化剂中毒；二是CO少原料气中多余的水蒸气反应可牛成等体积的H2,从而增加合成氨产量。因此提高变换效率，改进催化剂的性能是研究的主要任务，尤其是对催化剂配方的研究更是如此。通常使用的催化剂有高温变换催化剂、低温变换催化剂和宽温耐硫变换催化剂。随着多种原料路线的逐步采用以及大型合成氨厂生产工艺的发展，研制适合新

2、工艺的节能型催化剂，特别是能适用于低水碳比条件下的变换催化剂成为必然。1国内变换催化剂的现状1.1中（高）温变换催化剂传统的Fc-Cr型高温变换催化剂其活性相y-Fc3O4为尖晶石结构，铁俗系催化剂亦称为Fe3O4Cr2O3尖品石固溶体。这种催化剂具冇活性温域宽、热稳定性好、寿命长和机械强度高等优点。我国新型高变催化剂的研制开发较晚，西北化工研究院在国内先进行低汽气比节能高变催化剂的研究，成功开发了具有较高活性、选择性和耐热稳定性的FB122型节能高温变换催化剂。以添加适量铜为代表的改进型FB123低汽气比高变催化剂与传统高变催化剂相比，表现出优界的性能，达

3、到国外先进水平。国内广泛使用的中变催化剂为B107、B109、Bill、B112和B113等,新近开发的中变催化剂为B114、BllO-kWB・2、BM・1、BC-kBX以及西北化工研究院开发的Bl07-4FB-124及FB-125型中变催化剂等。冃前，我国牛产的中变催化剂基本能满足20世纪70年代中厉期从国外引进的人型合成氨装置的要求。1.2低温变换催化剂目前用于工业生产的低变催化剂大概有8种牌号,即B201、B202、B203、B204、B205、B206、B207和CB・5等。由西北化工研究院开发的LB205型低温变换催化剂，在相同操作条件F，CO的转

4、化率高于国内同类产品，特别是在低温和低汽气比条件下，具有较好的活性。我国低变催化剂-•般采用共沉淀法生产，也有的采用氨络合法生产，与国外低变催化剂相比，尚有一定差距。1.3耐硫变换催化剂国内耐硫变换催化剂研制发展很快。主耍有齐鲁石化公司研究院开发的QCS系列，上海化工研究院开发的SB系列，湖北省化学研究所开发的EB系列耐硫变换催化剂。西北化工研究院开发的RSB・A、RSB-B系列耐硫变换催化剂具冇相对堆积密度低、活性组分分布均匀、低温活性好、强度高、价格低、易硫化和寿命长等特点，已在全国多家屮、小型化肥厂获得广泛应用。目前，针対我国大化肥“油改煤”新工艺流程

5、的特点，耍求适应于该工艺的变换催化剂，不仅要有高的低温活性，而且要有高的抗水合性和结构稳定性。以rAl2O3为主耍载休的丄业催化剂，在此条件下应用时，均会不同程度地发生相变并迅速失活。为此，齐鲁石化公司研究院研制出抗水介性好和结构稳定性高的新型载体。西北化工研究院在新型载体及催化剂的研究方面也做了大量工作，并获得突破性进展。我国耐硫变换催化剂的研究工作I•分活跃,并且向宽温、宽硫、高强度、高抗水合性和低生产成本方向发展。与国外相比，我国研制的催化剂在堆密度、孔结构、活性稳定性及抑制F・T副反应能力等方而仍存在一定差距。这些差距从本质上反映了国内目询只停留在对

6、国外产品的仿制阶段，尚未在催化剂设计理论上形成完整体系，这方面的基础理论研究工作亟待加强。2国内外变换催化剂的硏究进展2.1高温变换催化剂国外开发出的适用于低汽气比变换工艺的高温变换催化剂，一类是铜(镒)促进的铁基改进型高温变换催化剂；另一类是不含铁、珞的铜基高温变换催化剂。近年來，国内外研究者纷纷采用过渡金属元素及稀土元索取代钻氧化物，研制具有高活性的低钻或无馅铁系催化剂，从而降低或避免倂组分引起的环境污染和对生产者及使用者的危害。托普索公司开发的新一代高变催化剂LK-811为无铁铜基高变催化剂，其温度使用上限为350°C,冇一定局限性。SK-201为加冇

7、铜助剂的改进的Fe・Cr型高变催化剂，仍不能彻底消除F・T副反应。KK-142为铜基高变催化剂，没有F・T副反应发牛，活性和当于传统高变催化剂活性的2倍。ICI公司推出的加有铜助剂的Fc・Cr基改进型高变催化剂为71-3和71-4型。这两种催化剂均适于在低H2O/CH操作，能使F・T副产物的量减少到原来生成量的10%以下，且不含有毒的六价钻，含硫量极低。BASF开发了一种加铜的Fe・C「基高变催化剂，适合在低H2O/C下操作，适宜的入口温度为330°C,在此条件下牛成的C2〜C4坯类副产物的总量大约为3x10'6oUCI公司开发的新一代高变催化剂本休含硫量仅

8、100x10-6,町大大缩短开车时间。该催化剂基本无