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铜锰高温变换催化剂制备工艺及其活性的研究

李特木尔巴根  
【摘要】:本文研究共沉淀法制备的铜锰高温变换催化剂,详细地探讨铜锰催化剂制备的工艺条件、筛选助剂的种类以及确定助剂适宜加入量,并深入研究上述因素对催化剂性能的影响。研究结果表明,当铜锰比为1:2,中和混合液浓度为0.10g/mL,中和温度为45℃,中和时间为9min,pH值为11.5,焙烧温度为550℃,焙烧时间为4h时,催化剂活性很高。当助剂含量分别为CeO_2:2.0%,LaO_2:2.0%,K_2O:1.5%时,催化剂耐热性能有明显提高。按照高温变换催化剂的活性检测标准进行检测,其耐热活性可达67.5%以上。该催化剂在低水气比条件下活性高,在水气比为0.3以上都有很高的活性,并无任何副反应发生。 反应器尺度对催化剂活性、耐热性及微观结构有一定的影响。从空间角度说明反应结晶的宏观过程通过微观环境影响催化剂的性能。反应结晶过程与微观环境的过饱和度等微观因素有密切关系。 在本实验中,采用TGA/DAT热分析仪、N4 Plus型多角度超细粒度分析仪、X-射线粉末衍射技术、TEM及原子吸收等测试手段对催化剂的晶相、粒度和比表面积进行了分析。分析结果表明,优选出的催化剂中除了有Cu、Mn、助剂形成的固溶体外,还有部分非晶态物质存在。在铜锰催化剂中Cu是主要的活性组分,Mn起稳定CuO的作用。催化剂的粒径较小且比较均匀,粒径大小在(400~700)nm范围内,催化剂的比表面积为25.0276 m~2/g,该催化剂活性比铁系催化剂活性要高得多。


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