[发明专利]高效脱氧除氢催化剂及制备和应用

说明书

本发明涉及脱氧除氢催化剂及制备和应用，在石化、冶金、电子、建材、机械等部门往往需要使用高纯氮气(含氮量达99.999％以上)。目前在工业上广泛使用的含铂或钯的脱氧催化剂，需补充氢气后才能将氮中氧脱除，这作为还原性气体气氛使用是可行的，但不少工业产品对氮气中氢的含量有严格要求。目前在工业上有两种方法可获得高纯N₂：一是直接由纯N₂(含氧量为20～100ppm)经不配氢脱氧催化剂，将氮中氧脱至1ppm以下，目前国内用的主要是以MnO₂为主的脱氧催化剂，该催化剂存在颗粒度小(≤1mm)，使用时要求催化剂床层高径比大(达20∶1)，还原活化温度高(～350℃)等缺点，在实验室内使用还可以，而在工业上使用会存在一定的困难；参阅Lab.Pract.1975，24(12).808(Eng)和J.Phy.E 1973.6(12)1208-10(Eng)二是由普氮(含氧量为1～3％(V))经钯—氧化铝催化剂配氢脱氧后，还达不到除去残余的氢(≤0.2％(V))的目的，必须再经不配氧除氢催化剂将氮中氢脱除至5ppm以下。

本发明的目的之一是克服上述现有技术不足，提供一类脱氧除氢催化剂，以满足工业上由纯氮或普氮制取高纯氮的要求。

本发明的又一目的是不配氢脱氧催化剂及不配氧除氢催化剂的应用。

脱氧除氢催化剂采用镍、锰或镍、铜元素为活性组分，并添加至少一种碱土金属元素作为助剂，以Al₂O₃为载体，形成的不配氢脱氧催化剂或不配氧除氢催化剂。

脱氧除氢催化剂的活性组分Ni.Mn.Cu元素，可提高催化剂的脱氧容量，降低催化剂还原温度，碱土金属元素作为助剂加入，可使活性组分分布更好，有助于稳定催化剂结构。

不配氢脱氧催化剂的活性组分，助剂及载体的配比关系如下：NiO和Al₂O₃的重量比为5.0～35.0％，MnO₂与Al₂O₃的重量比为10.0～40.0％，碱土金属中的一种或几种氧化物与Al₂O₃的重量比为0.3～3.0％。

不配氢脱氧催化剂的活性组分，助剂及载体的最佳配比关系：NiO和Al₂O₃的重量比为7.5～20.0％，MnO₂与Al₂O₃的重量比为15.0～30.0％，碱土金属中的一种或几种氧化物与Al₂O₃的重量比为0.5～1.5％。

不配氧除氢催化剂的活性组分、助剂及载体的配比关系：NiO与Al₂O₃的重量比为10～40％，CuO与Al₂O₃的重量比为4,0-24.0％，碱土金属中的一种或几种的氧化物与Al₂O₃的重量比为0.5～5.0％。

不配氧除氢催化剂NiO与Al₂O₃的重量比最好为15.0-25.0，CuO与Al₂O₃的重量比最好为7.0-16.0％，碱土金属中的一种或几种氧化物与Al₂O₃的重量比最好为1.0～2.0％。

脱氧除氢催化剂的制备方法一般可采用浸渍法或共沉淀法。浸渍法的制备过程如下：将含Ni与Mn或Cu元素的盐溶解，再加入碱土金属盐混合配制，采用共浸或分步浸渍的方法浸渍在Al₂O₃载体上，活性组分的盐溶液与载体的体积比例为0.6-1.2，在室温下浸渍，静置15～20分钟后，在80～110℃下干燥10-16小时，然后在400～500℃下焙烧6小时，得到呈黑色的催化剂。

催化剂颗粒度一般为2～3mm，2.5～3.2mm或3～4mm。