铜系一氧化碳低温变换催化剂的改进方法探讨

前言

一氧化碳低温变换催化剂用于合成氨和制氢工业中，用于一氧化碳和水反应生成氢和二氧化碳的过程中。就目前的情况来看，多数国家工业上大多数是采用铜系一氧化碳催化剂，催化剂的制备方法大多数是用铜的硝酸盐溶液和沉淀剂共同制备而成，但是在生产过程中仍然存在有杂质或者温度难以控制的现象，为了进一步提高催化剂的纯度，提高生产质量，对铜系一氧化碳低温变换催化剂的改进方法进行探讨。

1 铜系一氧化碳变换催化剂

新型铜系一氧化碳变换催化剂及其制备工艺，属无机化工技术领域，具体涉及一种铜-锌-铝系一氧化碳变换催化剂。现有的一氧化碳变换催化剂通常有两种，即铁系一氧化碳高温变换催化剂和铜系一氧化碳低温变换催化剂。为了提高催化剂性能，也有对催化剂进行改进的报道，如欧洲专利EP353453公开了一种改进的低汽气比高变催化剂，它是将铁-铬催化剂浸入铜盐溶液中，经干燥后，再焙烧。此类催化剂在低汽气比条件下，会有F-T副反应的发生，并且不适用于低温变换[1]。中国专利GK85100599中公开的铜-锌-铝系一氧化碳低温变换催化剂，是在较高温度下将硝酸铜、硝酸锌混合溶液与碳酸钠溶液进行沉淀，这样生产出来的催化剂仅能适用于低温变换，在低汽气比条件下活性较差，而且生产过程中有Na离子的存在，增加洗涤用水量及环境处理的负担。

2 目前铜系一氧化碳低温变换催化剂存在的缺点

2.1 存在较多杂质，纯度不高

在催化剂的提取过程中，需要很多的条件，也受到很多条件限制导致了提炼出的催化剂存在杂质，纯度不高的问题，从而影响了催化剂的作用，在应用中并不适用。像在铜-锌-铝的催化剂合成提取中，容易形成氢氧化铝凝胶，美国专利中提出的用铜和锌沉淀提取的催化剂虽然不会有凝胶的出现，但是沉淀受温度影响较大，并不容易控制温度条件。除此之外，这样生产出来的催化剂仅能适用于低温变换，在低汽气比条件下活性较差，而且生产过程中有Na离子的存在[2]，增加洗涤用水量及环境处理的负担，化工生产给环境污染带来了不小的压力，所以在改进催化剂的过程中应该尽量避免有害的污染物的产生，减小对环境污染，这也是改进催化剂的目的之一。

2.2 催化剂原料昂贵，成本高

在化学反应中，催化剂大大减少了化学反应的时间，提高了生产效率，在工业大量发展的今天，催化剂的需求量也得到了大幅度的提升，因此催化剂原料的用量也大大增多。催化剂多为矿物质，而矿石作为不可再生资源，用量多了，数量就少了，经过几十年的挖掘开采，铜系催化剂的储存量就越来越少，供不应求，铜的价格也随之增加。杂质越少的催化剂作用越大，而纯度高的催化剂就需要花大成本，由此观之，铜的价格也会逐步增长，为了适应市场的需求以及了科技更好的进步发展，就需要加快探讨出铜系一氧化碳低温变换催化剂的改进方案，以便降低催化剂的成本。

3 铜系一氧化碳低温变换催化剂的改进方法

3.1 在催化剂配制中加入适量助剂

在铜系一氧化碳低温变换催化剂的研制中，可以改变单一的铜物质的摄入量，适当加入铝和锌两种化学元素，加入这些一旦配量控制不好或者沉淀温度掌握不恰当就会导致凝胶和氢氧化铝的的产生，污染环境，影响催化剂的效果。经过实验证明，在催化剂的配置过程中，可以加入别的助剂进行调和，如稀土等元素。在铜系一氧化碳低温变换催化剂配制时加入稀土，可以改变催化剂的性能，使催化剂的结构更加合理，并且可以抑制甲醇的产生，在提高催化剂质量的同时减少对环境的污染。

3.2 采用氨络合法制备催化剂

在催化剂的提取中，如果原料使用存在缺陷就会导致催化剂的纯度不高，性能不好，造成环境污染和成本高的问题。在铜系一氧化碳低温变换催化剂的改进中，可以采用氨络合法来改进催化剂的不足之处。采用氨络合法[3]，在一定程度上可以降低催化剂的堆密度和副作用产品的产生，提高铜系一氧化碳低温变换催化剂的耐热活性，改变催化剂的性能，延长使用寿命，能够更好的为化学反应服务。

4 结束语

本文主要介绍了铜系一氧化碳低温变换催化剂的改进方法，以及中美两国在铜系催化剂生产专利情况，并就优缺点进行了简单比较。同时也对我国当前铜系一氧化碳低温变换催化剂的生产中存在的主要问题进行了梳理，并就生产加工工艺给出了改进方法。铜系一氧化碳低温变换催化剂作为重要的生产要素，必会随着科技的进步在今后生产中超着更安全，更低廉、更环保的加工工艺方向前行。