沉淀温度对CuO/CeO2催化剂水煤气变换活性和热稳定性的影响

苑慧敏,张永军，张忠涛,王凤荣,张志翔

（中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714）

沉淀温度对CuO/CeO2催化剂水煤气变换活性和热稳定性的影响

苑慧敏,张永军，张忠涛,王凤荣,张志翔

（中国石油大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714）

采用活性评价研究了沉淀温度对CuO/CeO2水煤气变换催化剂的活性及热稳定的影响。结果表明：沉淀温度80℃和95℃合成的CuO/CeO2催化剂水煤气变换活性较好；沉淀温度80℃合成的CuO/CeO2催化剂耐热后活性较好，且相对失活率最低。

水煤气变换；CuO/CeO2催化剂；沉淀温度；活性；热稳定性

水煤气变换反应在化工和石化炼油等领域应用广泛，目前通常采用的催化剂有铁铬系高温变换催化剂、铜锌铝系低温变换催化剂和钴钼系宽温变换催化剂。铁铬系催化剂应用最早，活性温区在300～500℃，钴钼系催化剂20世纪60年代中后期开发应用，主要是为满足以重油、渣油、煤或高含硫汽油为原料制取合成氨原料气的需要。铜系催化剂的研究开发相对较晚，最初为CuO/ZnO/Cr2O3含铬催化剂，逐渐发展为无铬的CuO/ZnO/Al2O3体系[1-2]。

本工作研究了沉淀温度对CuO/CeO2水煤气变换催化剂活性和热稳定性的影响。

1 实验部分

1.1 实验试剂

硝酸铜，天津大茂试剂厂；硝酸铈，上海国药集团；氢氧化钾，浙江三鹰化学试剂有限公司。均为分析纯。

1.2 催化剂制备

将Cu(NO3)2和Ce(NO3)3溶液，按计量比例混合均匀，在剧烈搅拌下与KOH溶液进行共沉淀反应，反应结束晶化后，将沉淀物离心、洗涤、干燥、焙烧得到CuO/CeO2水煤气变换催化剂（简称CuO/CeO2催化剂）。

1.3 催化剂评价

试验条件：反应温度300℃，空速4000h-1，汽气体积比1.0，原料气体积组成CO 10%、CO212%、H260%、N218%。

催化剂耐热处理温度450℃，耐热时间10h。

2 结果与讨论

不同沉淀温度合成的CuO/CeO2催化剂的水煤气变换活性见图1，可以看出随着沉淀温度的提高，CO转化率逐步上升，其中80℃沉淀的样品测试温区内表现出最好的水煤气变换活性，在300℃时CO转化率可达94.2%，进一步提高沉淀温度至95℃，它的催化活性和80℃合成的样品基本一致。

图1沉淀温度对CuO/CeO2催化剂水煤气变换反应活性的影响

图2 是催化剂初活性与耐热后活性的对比数据以及相对失活率，从图中可以看出，不同温度下沉淀的催化剂活性依次为80℃>95℃>50℃>20℃，催化剂耐热后活性大小依次为80℃>95℃>50℃>20℃，并且催化剂在300℃的相对失活率随着沉淀温度的提高而降低，沉淀温度为80℃的样品表现出最好的热稳定性，经过450℃耐热10h，催化剂在300℃的CO转化率由94.2%下降至89.9%，相对失活率仅为4.6%，为一系列样品中最低，继续提高沉淀温度至95℃，相对失活率则略有增加，为10.2%。综合初活性和稳定性的数据，可以确定80℃为较适宜的沉淀温度。

图2 不同沉淀温度制备的CuO/CeO2催化剂的热稳定性

3 结论

(1)沉淀温度80℃和95℃合成的CuO/CeO2催化剂水煤气变换活性较好。

(2)沉淀温度80℃合成的CuO/CeO2催化剂耐热后活性较好，且相对失活率最低。

[1]蔡启瑞,彭少逸.碳一化学中的催化作用[M].北京:化学工业出版社,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；作者简介：苑慧敏(1981-)，女，硕士，高级工程师，电话15004572218，电邮yhm459@petrochina.com. cn。