[发明专利]一种适用于富含一氧化碳的原料气体的脱氢催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及气体净化技术，具体地说涉及一种适用于富含一氧化碳的原料气体的脱氢催化剂及其制备和应用。

背景技术

众所周知，贵金属钯、铂是工业上常见的脱氢催化剂，可用于纯氮、纯氧以及尿素合成工业中二氧化碳原料气等非还原性气体中的净化脱氢。但在一氧化碳原料气净化脱氢工艺中，一氧化碳浓度高出氢浓度三个数量级，常规的钯或铂/氧化铝催化剂由于对氢与一氧化碳的氧化反应选择性比较接近，在完成催化氧化反应时会使得绝大多数的氧与一氧化碳发生反应而不是与氢发生反应，无法实现对氢的选择性氧化脱除，一氧化碳的浓度越高，对脱氢催化剂的选择性及抗一氧化碳吸附性能要求也越高。

CN1054765A公开了气相催化合成草酸酯连续工艺，其中一氧化碳气源中的氢、氧脱除催化剂是以氧化铝为载体，Pt和/或Pd为活性组分，该催化剂可在富含一氧化碳原料气中脱除10％以下含量的氢气。但该专利中一氧化碳浓度限制在95％以下并且实施例中一氧化碳浓度最高只达到80％，对于更高浓度的一氧化碳是否能够处理没有提及；同时该专利主要为工艺专利，对脱氢催化剂的制备及使用等方面没有详细说明。

CN101543776A公开了一种一氧化碳原料气脱氢催化剂及其制备和应用方法，该催化剂以氧化铝为载体，Pt和/或Pd为活性组分，从钠、钾、镁、钛、锆、钒、锰、铁、镍、钴、铜、钼、钨或铈中选2～4种为助剂，该催化剂可在10％～99％含量的一氧化碳原料气中脱除5％以下含量的氢气。但该催化剂使用前需进行活化处理，活化方式是将含氢10％以上的氢-氮混合气或纯氢于450～650℃下通过催化剂床层至少8小时。该催化剂需要在装置内完成在线活化后才能通入原料气，在工业现场需搭建供氢气的设施和高温还原设备，后处理工艺繁杂，能耗高，给现场操作带来不便。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种高浓度一氧化碳原料气脱氢脱氧催化剂及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于富含一氧化碳的原料气体的脱氢催化剂，催化剂以钯为活性组分，助剂为银、锌、镧、铈、钐、镨、铁、锡、锰、钙、镁、钨、钼中2-4种，载体为氧化铝；所述催化剂直接通过钯与多种助剂氧化物的协同作用实现富含一氧化碳原料气中氢的选择性催化氧化脱除；其中催化剂的组成以载体重量计为：活性组分为0.05～1％，助剂的总量为0.5-5％。

所述载体氧化铝可用二氧化硅、分子筛或硅铝载体代替。

适用于富含一氧化碳的原料气体的脱氢催化剂的制备方法：钯盐和助剂盐经溶解后，采用浸渍方式将载体浸渍其中，干燥后于300～600℃下焙烧2～5小时；焙烧后用浓度0.5～10％的水合肼溶液还原4～12小时，洗净并干燥，即为催化剂。

所述活性组分钯盐和助剂盐溶解后混合作为浸渍液采用浸渍方式将载体浸渍其中，实现一步浸渍。

所述活性组分钯盐和助剂盐溶解作为浸渍液采用浸渍方式将载体逐步浸渍其中，实现分步浸渍。

所述载体氧化铝可用二氧化硅、分子筛或硅铝载体代替。

所述活性组分钯盐为氯钯酸、氯化钯或硝酸钯；所述的助剂盐为助剂金属的硝酸盐、助剂金属的醋酸盐、助剂金属的氯化物或金属助剂金属的酸盐。

适用于富含一氧化碳的原料气体的脱氢催化剂的应用，所述催化剂直接通入原料气进行氢气的选择性催化氧化脱除。

将所述催化剂直接通入浓度为10～99％的一氧化碳原料气中，使用温度为130℃～250℃，反应空速为800～4000h^-1，对原料气中的氢气进行选择性氧化脱除；出口氢含量小于100ppm，出口氧含量小于0.1％。

将所述催化剂直接通入浓度为10～99％的一氧化碳原料气中，使用温度为150℃～230℃，反应空速为800～3000h^-1，对原料气中的氢气进行选择性氧化脱除。

本发明的优点在于：

1.本发明制备的催化剂操作简单方便，使用前无需预还原。

2.本发明催化剂贵金属使用量较少时仍具有高的活性和稳定性，在富含一氧化碳的气源中，通过使用该催化剂可以使得出口氢含量小于100ppm，出口氧含量小于0.1％，并连续运行1000小时后，反应尾气中氢氧净化指标仍符合要求。

3.本发明催化剂可用于浓度高达99％的一氧化碳中微量氢的脱除。

4.本发明催化剂具有良好的开停车性能，经历数次停车并没有造成氢氧转化率的可见性衰减。

5.本发明催化剂成本较低，适应性较强，可适用于工业化一氧化碳原料气中氢的深度氧化脱除。