ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО МЕДЬ-ЦИНК-АЛЮМИНИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНВЕРСИИ CO

Овчинников Н.А., Румянцев Р.Н.

Ивановский государственный химико-технологический университет

153000, г. Иваново, Шереметьевский проспект, д. 7

Паровая конверсия монооксида углерода (CO + H₂O ⇄ CO₂ + H₂) – ключевая стадия в технологиях получения водорода, аммиака, метанола и других крупнотоннажных химических продуктов. Данный процесс является обратимым и экзотермичным, поэтому его следует проводить при низких температурах, что обуславливает двухстадийную схему реализации с промежуточным охлаждением: среднетемпературная конверсия (СТК) (310–390 °C) на железохромовых катализаторах c последующей низкотемпературной конверсией (НТК) (190–240 °C) на медь-цинк-алюминиевых (CuO/ZnO/Al₂O₃) катализаторах. После стадии СТК остаточное содержание монооксида углерода в газе варьируется от 2,0 до 4,5 об.%, в то время как на стадии НТК обеспечивается более эффективная переработка CO до остаточной концентрации в пределах от 0,2 до 0,5 об.%, что позволяет достичь наибольшего выхода целевого продукта – водорода. В данной работе проведен синтез медь-цинк-алюминиевого катализатора по оксалатной технологии. Полученный образец был исследован комплексом физико-химическими методов (БЭТ, РФА, СЭМ, ТПВ) и испытан на проточной каталитической установки при давлении 0,15 МПа [1]. Результаты показали, что синтезированный катализатор обладает развитой удельной (S_уд = 140 м²/г) и активной (S_Cu = 95 м²/г) поверхностью. Максимальная степень превращения CO достигает 95,38% при 210 °C. Анализ остаточного содержания CO показал, что при входной концентрации CO 4,07 об.%, его содержание на выходе составляет 0,19 об.%, что сопоставимо с показателями промышленных аналогов (0,20–0,22 об.%). Для данного катализатора рассчитана энергия активации (E_a), которая составила 46,00 кДж/моль. Сравнительная характеристика энергий активаций медь-цинк-алюминиевых катализаторов разных марок (см. таблицу) позволяет сделать вывод, что полученное значение находится в допустимых значениях.

Энергия активации медь-цинк-алюминиевых катализаторов

1. Ovchinnikov N. A., Smirnova A. A., Dolotov G. O. et al. CuO/ZnO/Al₂O₃ Catalyst for High-Performance Conversion of Carbon Monoxide under High Gas Loads // Petroleum Chemistry. 2025. V. 65. № 3. P. 259–267.