[发明专利]一种提高Pt催化剂氧化清除CO性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于先进材料领域，具体涉及一种添加Co助剂提高Pt催化剂低温下通过空气或氧气氧化消除氢气中CO的能力。

背景技术

氢气是国民经济和工农业生产中用途广泛的气体，目前氢气的生产主要基于石油重整、低碳烷烃、低碳醇水汽或部分氧化重整等过程，在生产过程中通常产生一定量的CO杂质。由于CO对人体以及众多化工过程的“毒化”作用，因此需要通过一定的物理及化学过程进行提纯，以制备高纯度氢气。其中超高纯度氢气是指CO浓度在50×10^-6（50ppm，1毫升/升）以下的氢气，可以用于燃料电池、合成氨过程。

目前，氢气中CO的降低方式有：变压吸附、甲烷化反应、以及选择性氧化反应三个过程。变压吸附的流程相对复杂，同时对于CO的降低程度有所限制，不能达到高纯氢气的标准；甲烷化反应（CO+3H₂→CH₄+H₂O），需要消耗相当量的氢气，造成对氢气的浪费；选择性氧化过程是指（CO+1/2O₂+H₂→CO₂+H₂）以空气或氧气对CO进行选择性的氧化降低形成CO₂，在降低CO的同时，不明显消耗氢气，是上述三个过程中流程简单、经济的过程。

本发明提供一种添加Co助剂提高低温下Pt催化剂通过空气或氧气氧化消除氢气中CO的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过添加Co助剂提高Pt催化剂降低氢气中CO浓度的方法，该方法采用空气或氧气为催化剂，在Pt-Co基催化剂作用下，CO的浓度可降至20ppm及其以下浓度，旨在为燃料电池、合成氨过程提供高纯度的氢气。

本发明提供一种提高Pt催化剂氧化清除CO性能的方法，包括以Pt为催化的氧化氢气原料的步骤，其特征在于，按照质量百分比0.5-2.5%，添加作为助催化剂Co。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，其特征在于：所使用氧化剂为空气或氧气。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，所述涉及氢气为烷烃（甲烷、乙烷）或低碳醇（甲醇、乙醇）重整或部分氧化反应产生。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，其特征在于，所述步骤（2）中以体积浓度为计，空气或氧气/CO比例在0.5-3之间。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，其反应特征在于：氢气中CO转变为二氧化碳。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，所使用Pt催化剂的Pt含量在0.5-5%质量分数之间。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，所述的含有CO的氢气成分为：CO含量为0.5-5.0%（5000-50000ppm），水蒸汽含量1-10%（10000-100000ppm），二氧化碳含量为2.0-6.0%（20000-60000ppm）。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，其应用反应条件为：固定床反应器，反应压力在0.1-0.5MPa，反应温度10-200°C，空气或氧气/CO体积比例在0.5-3，CO空速为0.2-1×10³L/kg·h。

本发明提供了一种通过添加Co助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，其反应温度为10-70°C。

本发明提供了一种通过添加助剂提高Pt催化剂低温氧化消除CO性能的方法，其反应压力为0.1-0.3MPa。

本发明提供的通过所述添加Co助剂的Pt催化剂的制备方法为：将载体抽真空后，滴入可溶性的氯铂酸和硝酸钴溶液；室温下浸渍2-6小时后，100-110°C真空干燥；随后在N₂-氢气气流中于250-400°C还原2-8小时。所制备的催化剂可以用于实现本发明的目的。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1