[发明专利]有氧条件下催化消除一氧化碳和氢气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有氧条件下催化消除CO、H₂以及CO+H₂混合气的方法。

背景技术

微量一氧化碳与微量氢气的消除对于环境保护和工业生产，如气体净化、安全保障等方面有着极其重要的意义，催化氧化是一种简单且行之有效的办法。目前，担载钯催化剂对H₂有非常高的低温催化氧化活性但对CO催化氧化活性较差，而担载金催化剂对CO具有极高的低温催化氧化活性但对H₂催化氧化活性较差。到目前为止，还没有一种催化剂对CO和H₂同时具有很高的催化氧化活性。而且，在实际环境与生产过程中，CO与H₂往往共存于同一体系中：CO的存在会使担载钯催化剂可逆中毒，对H₂的催化活性大大降低。例如，工业合成尿素，由于二氧化碳原料气中通常含有少量的H₂，它在合成过程中不被消耗，若积累过多，将有可能导致爆炸，而且这样的事件曾有发生。但是，二氧化碳原料气中微量的CO会强烈抑制H₂的氧化，通常只有大幅度提高反应温度才能达到H₂的完全消除。与此同时，H₂的存在也会抑制担载金催化剂对CO的催化氧化活性。例如，潜艇在水下作业时，蓄电池和发动机在工作过程中会产生少量的CO，为避免可能导致的爆炸和人员中毒，有必要在尽可能低的温度下实现CO完全氧化，然而，蓄电池和发动机在工作过程中会同时产生少量H₂，抑制CO的氧化，只有提高反应温度才能使CO完全转化。因此，在较低温度下催化消除CO、H₂以及CO+H₂混合气不但意义重大，而且富有挑战性。

担载钯催化剂具有优异的催化性能，广泛应用于石油精练的催化重整、加氢、脱氢、甲烷氧化、氢气氧化、氮氧化物消除等反应。钯催化剂在石油化学工业中的应用甚至超过铂催化剂。例如，石油精炼中的催化重整，烷烃、芳烃的异构化反应、脱氢反应，烯烃生产中的选择加氢反应，乙醛、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯等有机化工原料的生产均离不开钯催化剂。在各类有机化学反应中如氢化、氧化脱氢、氢化裂解、偶联、氢酯基化、一碳化学以及汽车尾气净化等反应中，钯是优良的催化剂，或是催化剂的重要组分之一。此外，在环境污染气体消除、汽车尾气消除中钯催化剂也起着相当重要的作用。

目前，大部分商业负载钯催化剂都是通过浸渍法制备的。这一方法虽然简单有效，但是不能制备出高分散的负载钯催化剂，这也直接导致钯催化剂对CO的活性不够。随着催化剂制备新技术的出现与发展，担载钯催化剂的性能在很多地方还有提高的余地。例如，我们根据高分散金催化剂对一氧化碳的具有较高的低温氧化活性这一启示，完全可以制备出高分散的负载钯催化剂，使其不仅对氢气具有极高的催化活性，而且对CO同样有很高的催化活性，因而实现低温下CO+H₂混合气共氧化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温下有氧条件下催化消除微量CO、H₂以及CO+H₂混合气的方法。

本发明通过如下措施来实现：

一种有氧条件下催化消除一氧化碳和氢气的方法，其特征在于采用氢氧化铁担载钯催化剂，钯质量百分含量为载体的0.1％-20％，在反应气体空速为5.0×10³-3.0×10⁴h^-1ml/g-催化剂，100℃及其以下消除微量CO、H₂以及CO+H₂混合气。

本发明的催化剂，使用共沉淀法制备，具体制备过程为：

常温下，将Fe(NO₃)₃溶液与钯盐溶液混合均匀，搅拌下逐滴加入到沉淀剂溶液中，形成共沉淀，搅拌分散、静置、过滤、洗涤、20-100℃干燥，不焙烧，不还原或者20-100℃还原；载体盐选自，Co(NO₃)₂，Al(NO₃)₃，Mn(NO₃)₂，Ni(NO₃)₂中的一种。