[发明专利]氢气催化脱氧制备高纯氢用催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢气纯化催化剂及其制备方法，尤其是涉及一种氢气催化脱氧制备高纯氢催化剂及其制备方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，随着工农业生产的高速发展和人类生活水平的提高，能源消耗量日益增加。地球上储存的化石能源是有限的，由于大量开采，储量迅速减少，化石能源逐渐枯竭。目前，能源危机成为世界各国关注的问题，开发新能源已成为各个国家的重大国策。

氢能来源广泛，且无色、无毒、无味，便于储存和运输，对环境无污染，被誉为“清洁”的新能源，是未来公认的除了电以外，一种重要的二次能量载体。

高纯氢通常是指纯度在99.999％以上的氢气。可广泛应用于化学、电子、能源、冶金、电力等工业部门，作为未来战略发展的重点，高纯氢将是未来研究的重点。

工业上常用的氢气纯化方法主要有以下几种：

1)吸附脱氧是通过合适吸附剂选择性除去各种气体杂质的方法，又分为低温吸附法和变压吸附法。这种方法氢气回收率低，操作复杂，吸附床层需再生，工艺繁琐。

2)化学吸收脱氧，即脱氧剂中的活性组分与氧反应生产氧化物，氧被吸收，然后再通氢气使脱氧剂再生。常用的活性组分有铁、铜、锰、镍等非贵金属脱氧剂。此方法的优点是非贵金属脱氧剂脱氧深度好、价格便宜，但脱氧剂需要周期性再生，容易造成活性组分流失，影响氢气纯度。

3)催化剂脱氧，即选取合适的催化剂使氢气中的少量氧气与氢气反应生成水达到脱氧的作用。此种催化剂的活性成分多为钯、铂等贵金属。此种催化剂催化效率高，且具有操作温度区域宽，工艺简单等优点。但由于催化剂活性组分主要为贵金属元素，因此成本高，多数专利报道氢气纯化催化剂活性组分含量较高，不利于推广。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氢气催化脱氧制备高纯氢用催化剂及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种氢气催化脱氧制备高纯氢用催化剂，其特征在于，该催化剂是一种由多金属组分作为活性组分负载在载体上的催化剂，所述的活性组分由主活性组分和助活性组分按摩尔比1∶(0.01～1)组成，所述的活性组分含量为载体重量的0.1～15％。

所述的主活性组分为金属铂或金属钯或两者混合物；所述的助活性组分为过渡金属元素或稀土元素一种或几种。

所述的过渡金属元素为铁、钴、钼、镍或锰的一种或几种，所述的稀土元素为镧、铈、钪或钕的一种或几种。

所述的过渡金属元素为镍或钼的一种或两种；所述的稀土元素为镧、铈的一种或两种。

所述的载体为二氧化硅、氧化铝、氧化钛、蒙脱土、高岭土中的一种或几种。

一种氢气催化脱氧制备高纯氢用催化剂的制备方法，其特征在于，将活性组份的前驱体按比例配制成浸渍液，将载体浸渍在浸渍液中1～48h，经100～150℃干燥6～10h、300～800℃焙烧4～6h，然后通入氢气在300～500℃活化10～16h得到催化剂。

所述的活性组份的前驱体为硝酸盐、醋酸盐或氯化物中的任意一种。

所述的载体浸渍在浸渍液中的时间为6-24h，干燥的温度为120～150℃，焙烧的温度为300～600℃。

一种氢气催化脱氧制备高纯氢用催化剂的应用，其特征在于，所述的催化剂用于氢气催化脱氧制备高纯氢，所述的氢气为普氢，制备过程中的操作温度为100～200℃，操作压力0～2MPa。

所述的氢气为电解水制备的得到普氢，所述的操作温度为120～180℃，所述的操作压力为0～0.6MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明催化剂由于使用了过渡金属或稀土元素作为助活性组分，所以贵金属使用量较低，而且贵金属与过渡金属或稀土元素互配活性更高；

(2)本发明催化剂制备原料易得，制备简单，成本低廉，运输储存安全；

(3)本发明催化剂用作氢气纯化，操作温度低，气体压力范围广，所得产品气体纯度高，可达99.99995％以上；

(4)本发明经济性和使用价值良好，具有较好的推广前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1