[发明专利]多元高活性组分一氧化碳吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及多元高活性组分一氧化碳吸附剂及其制备方法与应用。本发明多元高活性脱一氧化碳吸附剂，主要由活性组分共沉淀法制成，活性组分包括Cu、Zn、Mn、Ni、Fe的高价氧化物：CuO、ZnO、MnO_x、NiO、FeO_y，分散剂Al₂O₃粉。本发明利用不同组分性能互补的特点，通过氧化作用，使多元组分达到高价态，进而实现化学吸附脱一氧化碳的能力。本发明的催化剂其效果优于单一组分或双组分的催化剂，具有不损失原料气有效组分、脱除深度高、容量大、活化温度低、抗烧结能力强、使用寿命长、机械强度高、不易粉化等优点，且该一氧化碳吸附剂适用于C₂H₄、C₃H₆、CH₄、H₂、N₂、He、Ne、Ar、Kr、Xe及电子气深度脱除一氧化碳，可广泛应用于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及应用于石油化工、电子、冶金、气体、分析、半导体等行业的一氧化碳吸附剂及其制备方法与应用，特别是一种多元活性组分一氧化碳吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

目前相关专利文献涉及到的一氧化碳脱除剂分为两大类：第一类为催化反应型如Pd/Al₂O₃等，其脱除机理为贵金属Pd作为催化剂，利用原料自身含有的氧气或通过配加氧气与原料中一氧化碳反应生成二氧化碳达到脱除目的。但此类一氧化碳脱除剂存在以下问题：一、因催化剂本身含有贵金属Pd，在脱除烃中一氧化碳过程中，易使烯烃发生聚合反应产生绿油，带来新的杂质污染；二、配氧过程中氧气量难以控制，使原料中引入新的杂质氧气或配氧量不足导致一氧化碳脱除深度不高。

第二类为化学吸附脱除剂，如Cu、Zn系等，其脱除机理为：利用氧气等氧化性气体把低价态的金属氧化物氧化成高价态，高价态的金属氧化物与一氧化碳发生氧化-还原反应，进而达到脱除一氧化碳的目的。此类脱除剂其化学吸附脱一氧化碳的能力有限，一段时间后，当高价态金属氧化物全被转化成低价态氧化物时，吸附剂不再具有脱除一氧化碳的能力，此时，需通入氧气、空气或其他氧化性气体进行再生活化。该化学吸附脱除剂适用于原料中一氧化碳含量小于500ppm，特别是一氧化碳含量小于200ppm的工艺，此类一氧化碳脱除剂在使用过程中存在容量小、脱除深度差、机械强度低、使用时局部温度过高易烧结等技术问题。

相比贵金属催化剂，氧化铜等非贵金属类型的催化剂具有活性高、反应温度低和价格低廉等特点，所以近年来对这种催化剂的改进研究非常广泛。在过去的十数年里，大量文献中都记载氧化铜与其他金属氧化物混合都对低温氧化一氧化碳有良好的催化活性，在空气污染治理、汽车尾气治理和对燃料电池反应气净化等方面都具有良好的应用前景。本发明共沉淀方法制备的CuO/ZnO一氧化碳吸附剂可在较低环境温度下催化氧化一氧化碳。研究中显示，Mn、Ni、Fe作为助剂元素不仅可以吸附反应一氧化碳，同时可增强多元组分间相互作用，提高催化剂的反应活性。

发明内容

本发明为解决现有技术中，一氧化碳吸附剂存在脱除容量小、脱一氧化碳深度不高、使用寿命短的问题，提供了一种多元高活性组分一氧化碳吸附剂。

本发明的发明构思是这样的：虽然活性组分Cu或Zn自身都具有一定的脱一氧化碳能力，但单独的一种或两种均存在无法避免的脱一氧化碳深度低、脱除容量小、抗原料气杂质一氧化碳含量波动能力差、容易烧结、寿命短等劣势。本发明利用不同组分性能互补的特点，通过氧化多组分达到高价态来实现多元活性组分具有化学吸附脱一氧化碳的能力。本发明的一氧化碳吸附剂具有不损失原料气有效组分、脱除深度高、容量大、抗原料气杂质一氧化碳含量波动能力强、使用温度低、抗烧结能力强、使用寿命长等优点，可广泛应用于大规模工业化生产。

该一氧化碳吸附剂由五种活性组分Cu、Zn、Mn、Ni、Fe的前驱体通过共沉淀的制备方法合成。本发明的五元高活性组分催化剂，五种活性组分性能互补。