[发明专利]一种脱氧催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱氧催化剂及其制备方法和应用，特别是氧含量较高混合气体的脱氧催化剂及其制备方法和应用。

技术背景

氧是大气的主要组成组分之一，因此一些工艺原料气体中经常含有不同含量的氧。另外，一些工艺中需要引入氧，因此，排放气中经常含有一定量的氧。一些工况中，工艺原料气需要在使用之前将氧脱除；一些工况中，工艺排放气在进一步处理或利用之前也需将氧脱除。

混合气的脱氧过程主要包括物理方法和化学方法，物理方法如吸附法，化学方法如燃烧法、催化还原法等。其中催化还原法主要是在催化剂存在下，利用还原剂与氧反应，将氧脱除。现有技术中，催化还原法主要用于气体中微量氧的脱除，采用贵金属催化剂，以氢气为还原剂，氢与氧转化为水而将氧脱除。如CN1175478A公开了一种脱氧催化剂，以TiO₂为主要载体，活性组分为贵金属钯和/或铂，贵金属含量为0.01～5％，主要用于氢气、氮气等气体中微量氧的脱除。CN1110249A公开了一种脱氧除氢催化剂，以Ni、Mn元素为活性组分，碱土金属元素作为助剂，Al₂O₃为载体，也主要用于氮气等中微量氧的脱除。CN1130542A公开了一种惰性气体脱氧方法，采用的催化剂的组成为：CuO 25-50，ZnO 20-40，Cr₂O₃10-30，石墨3-8，该方法也仅能适用于氧含量≤5％的惰性气体脱氧。

在一些工艺混合气或工艺原料气中，经常含有较高含量的氧，如煤矿瓦斯气、氯醇法环氧丙烷(PO)生产工艺的尾气等混合气体中氧气体积含量可以达到10％以上。目前脱除混合气体中较高含量氧的方法主要为燃烧法和变压吸附法。这些方法的主要不足为适用范围较窄，对混合气的回收组分的影响较大，并且流程复杂，存在一定的安全隐患。

环氧丙烷(PO)是重要的化工原料之一，在丙烷衍生物中，环氧丙烷是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大衍生物，主要用于生产聚氨酯、不饱和树脂和表面活性剂等。2004年5月统计的世界环氧丙烷生产能力达到680万t/a，到2006年产能将达到723万t/a。由于聚氨酯和不饱和聚酯高速需求的拉动，对环氧丙烷需求量快速增加。

丙烯环氧化生产PO的工业技术现有两种：一种是氯醇法，另一种是共氧化法。两种生产技术在全球范围内的装置能力相当，两种工艺均具有其各自的优点和不足，氯醇法和共氧化法会在相当长的时期内并存。在氯醇法生产工艺中，排放尾气含有大量丙烯和丙烷等，具有相当的利用价值。但由于尾气中氧含量很高，丙烯、丙烷的浓度接近爆炸极限，致使其在工业中分离回收非常困难，目前企业均将其全部烧掉。这不仅严重污染了环境，而且极大地浪费了资源，降低了企业的效益。

丙烯环氧化生产PO排放尾气氧含量高，组分复杂，一些组分(如丙烯等)的化学活性高，现有技术无法有效将其中氧脱除，而有效回收价质高、性质活泼的的丙烯等组分。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可以高氧含量混合气脱氧催化剂及其制备方法和应用，本发明脱氧催化剂具有选择性高、稳定性好、脱氧深度高等特点，可以适用于组分复杂或组分化学性质活泼的混合气的脱氧过程。

本发明脱氧催化剂以重量计组成包括：

CuO    20％～60％，

MnO₂   10％～40％，

粘合剂 20％～70％。

其中，粘合剂为无机耐熔多孔物质，如氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、分子筛等中的一种或几种，使用时一般以上述物质的前身物形式加入。

本发明脱氧催化剂中，还可以含有Ni、Zn和Au等元素氧化物中的一或几种。一种优选的脱氧催化剂组成及重量含量为：

CuO    20％-60％，

MnO₂   10％-40％，

ZnO    5％-20％，

Ni₂O₃  1％-5％，

Al₂O₃  20％-60％。

一种最优选的脱氧催化剂组成及重量含量为：

CuO    20％-40％，

MnO₂   10％-30％，

ZnO    5％-15％，

Ni₂O₃  1％-5％，

Al₂O₃  30％-60％。