【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，具体涉及一种一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的一氧化碳等温变换催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、一氧化碳变换(简称变换)是现代煤化工项目的重要组成部分，通过变换反应将原料气中的co转化为 h2，调节原料气中的氢碳比，以满足下游装置的要求。变换反应为可逆放热反应，传统的变换技术一般采用多个绝热变换反应器串联，以达到所需要的变换深度。随着煤气化技术的不断发展，干煤粉激冷流程气化技术得到了广泛的应用，该类气化技术所产粗煤气具有水含量高、co含量高的“双高”特点，如果直接进入变换炉进行反应,催化剂床层温度高达500℃以上，严重影响催化剂的使用寿命和系统的安全运行同传统的绝热变换技术一般采用高水气比或低水气比工艺来防止催化剂床层超温。然而，无论是高水气比工艺还是低水气比工艺,都无法从根本上解决 催化剂在高温下使用的问题。近年来，等温变换技术 得到了众多科研单位和企业的重视，并取得了突破性 的发展，从根本上解决了“双高”粗煤气变换反应催化剂床层超温的问题。催化剂是实现先进工艺的关键，而反应器的选型对发挥催化剂的最佳活性和寿命有很大的关系，只有二者有机结合，才能节能降耗和实现最佳工艺指标。
2、现在与等温反应器配套使用的催化剂，存在两方面的问题，一方面是高温区性能偏低，当温度高于280℃时， co的转化率有明显的下降趋势，另一方面是副反应多，反应的液相（水相）产物中醇类的含量随着反应温度的升高含量显著增加，增加了后续的分离成本。
技术实现思路
1、本专利
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种铜基一氧化碳等温变换催化剂，其中，催化剂组成包括如下组成：重量百分比的组分：氧化铜 35-50%，氧化锌 25-40%，氧化铝5-15%，结构助剂氧化物2-10%，改性助剂氧化物1-5%。
3、本专利技术提供的上述催化剂，结构助剂金属为铈锆、钙、镁、铁、锰中的至少一种，对应的助剂盐为其对应的硝酸盐、碳酸盐中的至少一种。改性助剂金属为锂、钠、钾、铷、铯中的至少一种，对应的助剂盐为其对应的乙酸盐、氢氧化物中的至少一种。
4、本专利技术第二方面提供一种铜基一氧化碳等温变换催化的制备方法，其中，包括：
5、（1）将碳酸钠和去离子水加入到带有搅拌桨和水浴加热的反应器中，搅拌均匀，分为两份；
6、（2）将结构助剂金属盐溶解在去离子水中；
7、（3）将步骤（2）中溶液加入到硝酸锌的溶液中，混合均匀；
8、（4）将步骤（3）的混合液匀速加入到（1）碳酸钠溶液中中进行沉淀、老化；
9、（5）将硝酸铜溶液匀速加入到（1）碳酸钠溶液中中进行沉淀、老化；
10、（6）将步骤（4）得到的物料加入到步骤（5）物料中，混合均匀；
11、（7）混合后物料经过5次沉降洗涤，加入氧化铝粉打浆0.3-0.5h；
12、（8）打浆后物料经过抽滤、干燥；
13、（9）将改性助剂金属盐溶解在去离子水中；
14、（10）在对（8）得到的物料碾料过程中将（9）得到的溶液喷洒加入；
15、（11）将（10）所得物料焙烧、压片成型。
16、本专利技术中的一些实施例中，优选地，催化剂制备方法步骤（1）中的碳酸钠溶液摩尔浓度为0.5-1.0mol/l。
17、本专利技术中的一些实施例中，优选地，催化剂制备方法步骤（4）中沉淀温度为65-67℃，终点ph值为7.0-7.2，老化温度60-65℃，老化时间0.4-0.8h。
18、本专利技术中的一些实施例中，优选地，催化剂制备方法步骤（5）中中和温度为75-77℃，终点ph值为7.2-7.4，老化温度70-75℃，老化时间0.4-0.8h。
19、本专利技术中的一些实施例中，优选地，催化剂制备方法步骤（6）中物料混合温度为65-67℃，混合时间为0.3-0.5h。
20、本专利技术中的一些实施例中，优选地，催化剂制备方法步骤（11）中物料焙烧温度为450-550℃，焙烧时间为3-5h。
21、本专利技术第三方面提供一种本专利技术提供的铜基一氧化碳等温变换催化剂或本专利技术提供的制备方法制备的铜基一氧化碳等温变换催化剂在一氧化碳等温变换反应中的应用。
22、本专利技术提供一种一氧化碳等温变换反应，将原料气与本专利技术提供的一氧化碳等温变换催化剂进行催化反应，反应条件包括：原料气气体组成(v/v%)：co 20-25%、co2 4-10%、h2 50-60%、ch4 5-15%，汽气比（水蒸气/干气摩尔比）0.45，反应压力3.0mpa，空速2000h-1，入口温度280-300℃。催化剂使用前需要进行还原，活化条件：还原气氛 n2/h2混合气（n2占5%，余为h2）；还原压力： 0.4-0.5mpa；还原空速1000 h-1；程序升温缓慢升到230℃停留2.0h（升温速率1℃/3min）。
23、co转化率计算公式：
24、e = ×100
25、其中：φ1：进气（原料气）中co体积分数，%
26、φ2：出气（产品气）中co体积分数，%。
27、在本专利技术中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本专利技术中具体公开。
28、通过上述技术方案，本专利技术提供的制备方法制得的催化剂中，在cu、zn、al基础上引入了改性助剂和结构助剂，结构助剂金属与al发挥双载体作用，增强了催化剂的传热性能，改性助剂与活性组分cu发挥协同催化作用，提升了催化剂的性能，抑制了副反应的发生，降低了液相中醇类的含量。
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1.一种铜基一氧化碳等温变换催化剂，其特征在于，催化剂包括如下重量百分比的组分：氧化铜 35-50%，氧化锌 25-40%，氧化铝 5-15%，结构助剂金属氧化物2-10%，改性助剂金属氧化物1-5%。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于结构助剂金属为铈、锆、钙、镁、铁、锰、铬中的至少一种；改性助剂金属为锂、钠、钾、铷、铬中的至少一种。
3.一种铜基一氧化碳等温变换催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中的碳酸钠溶液摩尔浓度为0.5-1.0mol/L。
5.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中结构助剂盐为其金属对应的硝酸盐、碳酸盐中的至少一种；所述步骤（9）中改性助剂盐为其金属对应的乙酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中沉淀温度为65-67℃，终点pH值为7.0-7.2，老化温度60-65℃，老化时间0.4-0.8h。
7.根据权利
8.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（7）中物料混合温度为65-67℃，混合时间为0.3-0.5h。
9.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（11）中物料焙烧温度为450-550℃，焙烧时间为3-5h。
10.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于将原料气与本专利技术提供的一氧化碳等温变换催化剂进行催化反应，反应条件：原料气气体组成(v/v%)：CO 20-25%、CO2 4-10%、H250-60%、CH4 5-15%，汽气比（水蒸气/干气摩尔比）0.45，反应压力3.0MPa，空速2000h-1，入口温度280-300℃。
...【技术特征摘要】
1.一种铜基一氧化碳等温变换催化剂，其特征在于，催化剂包括如下重量百分比的组分：氧化铜 35-50%，氧化锌 25-40%，氧化铝 5-15%，结构助剂金属氧化物2-10%，改性助剂金属氧化物1-5%。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于结构助剂金属为铈、锆、钙、镁、铁、锰、铬中的至少一种；改性助剂金属为锂、钠、钾、铷、铬中的至少一种。
3.一种铜基一氧化碳等温变换催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中的碳酸钠溶液摩尔浓度为0.5-1.0mol/l。
5.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中结构助剂盐为其金属对应的硝酸盐、碳酸盐中的至少一种；所述步骤（9）中改性助剂盐为其金属对应的乙酸盐、硝酸盐、氢氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中沉淀温度为65...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴学其，王金利，朱艳芳，徐本刚，张杰，张觅，郭天佛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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