沉淀溫度對CuO/CeO2催化劑水煤氣變換活性和熱穩(wěn)定性的影響

苑慧敏,張永軍，張忠濤,王鳳榮,張志翔

（中國石油大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714）

沉淀溫度對CuO/CeO2催化劑水煤氣變換活性和熱穩(wěn)定性的影響

苑慧敏,張永軍，張忠濤,王鳳榮,張志翔

（中國石油大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714）

采用活性評價研究了沉淀溫度對CuO/CeO2水煤氣變換催化劑的活性及熱穩(wěn)定的影響。結(jié)果表明：沉淀溫度80℃和95℃合成的CuO/CeO2催化劑水煤氣變換活性較好；沉淀溫度80℃合成的CuO/CeO2催化劑耐熱后活性較好，且相對失活率最低。

水煤氣變換；CuO/CeO2催化劑；沉淀溫度；活性；熱穩(wěn)定性

水煤氣變換反應(yīng)在化工和石化煉油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，目前通常采用的催化劑有鐵鉻系高溫變換催化劑、銅鋅鋁系低溫變換催化劑和鈷鉬系寬溫變換催化劑。鐵鉻系催化劑應(yīng)用最早，活性溫區(qū)在300～500℃，鈷鉬系催化劑20世紀(jì)60年代中后期開發(fā)應(yīng)用，主要是為滿足以重油、渣油、煤或高含硫汽油為原料制取合成氨原料氣的需要。銅系催化劑的研究開發(fā)相對較晚，最初為CuO/ZnO/Cr2O3含鉻催化劑，逐漸發(fā)展為無鉻的CuO/ZnO/Al2O3體系[1-2]。

本工作研究了沉淀溫度對CuO/CeO2水煤氣變換催化劑活性和熱穩(wěn)定性的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

硝酸銅，天津大茂試劑廠；硝酸鈰，上海國藥集團；氫氧化鉀，浙江三鷹化學(xué)試劑有限公司。均為分析純。

1.2 催化劑制備

將Cu(NO3)2和Ce(NO3)3溶液，按計量比例混合均勻，在劇烈攪拌下與KOH溶液進行共沉淀反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束晶化后，將沉淀物離心、洗滌、干燥、焙燒得到CuO/CeO2水煤氣變換催化劑（簡稱CuO/CeO2催化劑）。

1.3 催化劑評價

試驗條件：反應(yīng)溫度300℃，空速4000h-1，汽氣體積比1.0，原料氣體積組成CO 10%、CO212%、H260%、N218%。

催化劑耐熱處理溫度450℃，耐熱時間10h。

2 結(jié)果與討論

不同沉淀溫度合成的CuO/CeO2催化劑的水煤氣變換活性見圖1，可以看出隨著沉淀溫度的提高，CO轉(zhuǎn)化率逐步上升，其中80℃沉淀的樣品測試溫區(qū)內(nèi)表現(xiàn)出最好的水煤氣變換活性，在300℃時CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)94.2%，進一步提高沉淀溫度至95℃，它的催化活性和80℃合成的樣品基本一致。

圖1沉淀溫度對CuO/CeO2催化劑水煤氣變換反應(yīng)活性的影響

圖2 是催化劑初活性與耐熱后活性的對比數(shù)據(jù)以及相對失活率，從圖中可以看出，不同溫度下沉淀的催化劑活性依次為80℃>95℃>50℃>20℃，催化劑耐熱后活性大小依次為80℃>95℃>50℃>20℃，并且催化劑在300℃的相對失活率隨著沉淀溫度的提高而降低，沉淀溫度為80℃的樣品表現(xiàn)出最好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)過450℃耐熱10h，催化劑在300℃的CO轉(zhuǎn)化率由94.2%下降至89.9%，相對失活率僅為4.6%，為一系列樣品中最低，繼續(xù)提高沉淀溫度至95℃，相對失活率則略有增加，為10.2%。綜合初活性和穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)，可以確定80℃為較適宜的沉淀溫度。

圖2 不同沉淀溫度制備的CuO/CeO2催化劑的熱穩(wěn)定性

3 結(jié)論

(1)沉淀溫度80℃和95℃合成的CuO/CeO2催化劑水煤氣變換活性較好。

(2)沉淀溫度80℃合成的CuO/CeO2催化劑耐熱后活性較好，且相對失活率最低。

[1]蔡啟瑞,彭少逸.碳一化學(xué)中的催化作用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995:127-139.

[2]Lima A A G,Nele M,Moreno E L,et al.Composition effects on the activity of Cu-ZnO-Al2O3based catalysts for the water gas shift reaction:A statistical approach[J]. Appl Catal A,1998,171:31-43.

Effect of precipitation temperature on activity and thermal stability of CuO/CeO2catalyst for water gas shift reaction

YUAN Hui-min,ZHANG Yong-jun,ZHANG Zhong-tao,WANG Feng-rong,ZHANG Zhi-xiang
(Daqing Petrochemical Research Center,Daqing 163714,China)

Effects of precipitation temperature for preparing the CuO/CeO2catalyst on the activity and thermal stability of the catalyst in water gas shift reaction were investigated by active evaluation.Results showed that the catalysts prepared at the precipitation temperature of 80℃and 95℃had higher catalytic activity,moreover,the catalyst prepared at 80℃exhibited better thermal stability and lower deactivation speed.

water gas shift;CuO/CeO2catalyst;precipitation temperature;activity;thermal stability

TQ426；O643.3

A

1001-9219(2016）02-45-02

2015-04-22；作者簡介：苑慧敏(1981-)，女，碩士，高級工程師，電話15004572218，電郵yhm459@petrochina.com. cn。