将炼铁富氧喷煤高炉煤气经水汽变换制取合成氨原料气,既可省去合成氨的煤耗,同时减少钢铁和合成氨行业CO2排放,达到炼铁行业和合成氨行业联合节能减排的目的。本文针对富氧高炉煤气中的PH3致使铜基变换催化剂中毒的问题,系统的对催化剂在富氧高炉煤气气氛下的最佳反应条件、催化剂在不同条件下的PH3中毒机理与中毒特征以及催化剂中毒后的再生进行了研究。主要研究结论如下：(1)根据铜基低温变换催化剂在富氧高炉煤气气氛下制备合成氨合成气体实验的实际情况,确定温度、汽气比变换实验的主要影响因素。分别考察温度160-260℃、汽气比0.3-0.7范围内对低温变换催化剂变换率的影响规律。在其它条件不变的情况下,在160-190℃的温度范围内变换催化剂的活性随着温度的升高而逐渐升高,当温度到达190℃时变换催化剂的变换率达到了峰值,说明铜基变换催化剂在其活性温度范围内催化剂的活性存在着一个最适温度,当温度超过190℃时铜基变换催化剂的变换率反而开始下降,在催化剂适用的汽气比范围内,活性会随着汽气比的增加而逐渐增大,当汽气比为0.6时催化剂的变换率达到最大值,而当汽气比继续增大时变换率反而有所下降,这就说明汽气比过高也会影响催化剂的正常使用。(2)经过对一氧化碳变换催化剂PH3在高炉煤气气氛下中毒的热力学综合分析可得出：①铜基低温变换催化剂在有氧气存在的情况下催化剂极易与PH3发生中毒反应,且氧气还会使铜基催化剂发生钝化反应。②铜基变换催化剂活性中心Cu与PH3反应生成的氧化物及积碳容易覆盖在催化剂的表面堵塞催化剂孔隙,造成暂时性中毒；生成的CuP2与Cu(H2PO4)2等会占据催化剂活性中心,造成催化剂的永久性中毒。③铜基变换催化剂无论在上述何种气氛下随着温度的变化其活性的变化均不大。(3)实验通过单一因素改变的分析方法对CO铜基低温变换催化剂的失活过程,失活行为等进行了研究,通过实验结果可得出以下结论：①随着PH3浓度的增加,催化剂粒度的增大,催化剂的中毒后从剧烈波动到稳定时间将增大,且稳定后的转化率越小。②富氧高炉气氛下,CO2的条件下突然下降波动然后趋于稳定并且较起始活性下降；N2条件下催化剂的变换率无任何影响。(4)利用XPS、XRD、SEM等表征手段对不同条件下PH3中毒的催化剂样品进行研究,分析催化剂新鲜样、还原样、以及在不同条件下PH3中毒后的催化剂表面组成、结构、形态等所发生的变化,并结合实验以及热力学计算后的结果,分析铜基催化剂PH3中毒的原因与机理。机理为：磷化物会侵入催化活性中心与活性物质(铜微晶)发生反应使得催化剂的活性中心被反应物所占据,造成其内部结构的改变,并且这些反应物很难通过一般的方法将其除去,因此就造成了催化剂暂时性或永久性的失活,造成不可逆中毒或永久性中毒。积碳也是使其活性下降的原因之一,积碳会堵塞催化剂活性中心空隙,阻碍反应物与催化剂的接触,从而使活性下降。(5)将部分中毒和强制性中毒后的催化剂进行活性的恢复实验,结合热力学的计算结果可得出：①对于部分中毒催化剂其活性中心,在通入原料气进行活性恢复过程中,活性中心的积碳被CO气流带走,且活性中心发生反应了的氧化物被CO还原重新发挥催化作用,催化剂活性恢复初始状态。②而对于强制性中毒的催化剂,催化剂的活性中心可能已经大面积的发生了反应,从而造成了催化剂的永久性失活。