[发明专利]一种用于富CO气耐硫脱氧的高活性催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂及其制备领域，涉及一种脱氧催化剂，具体为一种用于富CO气耐硫脱氧的高活性催化剂及其制备方法。

背景技术

在合成氨、合成甲醇的耐硫变换以及电石炉尾气净化过程中，由于O₂的存在，会使其在与CO生成CO₂的反应过程中放出大量热，每反应0.1％的O₂会使气流温度升高10℃左右。若气流中的O₂含量过高，会使床层剧烈升温，可能改变催化剂的晶型和孔隙结构，使活性组分的分散度降低，甚至使催化剂烧结成块而失活。因此，应对原料气脱氧。

目前工业使用的脱氧剂主要有两大类：一类是负载型贵金属脱氧催化剂，以Pd、Pt或Ag为活性组分，具有操作温域宽、空速高和残氧量低等优点，但价格昂贵；另一类是Cu系或Ni系脱氧催化剂，价格便宜，但脱氧效果差。而这两类脱氧剂均不能直接用于含硫气体中的脱氧，硫会对其活性组分有毒害作用从而造成催化剂失活，因此在脱氧前要先进行脱硫再进行脱氧反应，这样造成了脱氧成本增大，致使原料气催化脱氧处理费用较高。

中国发明专利CN101301611A公开了一种耐硫脱氧催化剂及其制备方法及应用，催化剂由活性组分和多孔载体组成，所述活性组分为铁或/和铜中的一种或几种，多孔载体选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、二氧化硅以及分子筛中的一种或几种。催化剂中活性组分负载量为1-95％(wt)，其余为载体。该催化剂具有一定的耐硫性能，适用于氧含量为3-6％(V/V)的煤层气的脱氧处理，能将煤层气中的氧脱至0.5％以下。中国发明专利CN104324730A公开了一种用于电石炉气脱氧的催化剂及其制备方法，活性组分为Cu和Pt，以氧化物计含量分别为10-50％和0.1-3％，活性助剂为Zn、Fe、Al中的一种或几种，含量为1-30％,其余为载体。该催化剂具有一定的抗毒性能，脱氧活性高，可将电石炉气的氧脱至1.0ppm以下。但该催化剂不适用于含硫气体的脱氧，而且原料气中的氧含量要低于2.0％才可以使用。中国发明专利CN1464037A公开了一种高强度耐硫变换脱氧剂及其制备方法，该脱氧剂以镁铝尖晶石为载体，以钴、钼为活性组分，其中钴占脱氧剂重量的0.3-3.0％，钼占3-15％，该催化剂显著地提高了强度、强度稳定性和耐冲蚀性，较好地解决了脱氧剂的粉化问题，但脱氧精度较低。

上述公开的结果显示，现有的贵金属脱氧剂不仅价格昂贵，而且不能满足含硫气氛的脱氧要求，而目前公开的非金属脱氧剂脱氧精度较低，不能满足下游工序的工艺要求，因此开发一种非贵金属耐硫脱氧的高活性催化剂无疑是一种最佳选择，同时具有很大的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于针对以上技术问题，提供一种用于富CO气耐硫脱氧的高活性催化剂，该催化剂适合于氧含量在1％-5％(V/V)的富CO含硫气体的脱氧处理，价格便宜，脱氧精度高，可以将富CO气体中的氧脱至0.05％以下。

本发明的另外一个目的是提供以上这种催化剂的制备方法。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种用于富CO气耐硫脱氧的高活性催化剂，该催化剂包括活性组分、第一助剂、第二助剂、第三助剂和载体，所述活性组分为铁、锰、钼、钨、钒或其氧化物中的任意一种或多种的混合物；

所述第一助剂为钴、镍、铜或其氧化物中的任意一种或多种的混合物；

所述第二助剂为碱金属、碱土金属或其氧化物中的任意一种或多种的混合物；

所述第三助剂为稀土金属铈、钇、镝、铒、钬或其氧化物中的任意一种或多种的混合物；

所述载体为二氧化硅、活性炭、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化铝中的任意一种或多种的混合物；

以占催化剂的质量百分比计，活性组分与三种助剂含量之间的比例为5-10：1-5:1-5：0.1-1，余量为载体。优选为以占催化剂的质量百分比计，钼5％-10％、钴1％-5％、钾1％-5％、铈0.1％-1％，载体氧化钛5％-10％，余量为载体氧化铝，其总得质量百分比为100％。

一种用于富CO气耐硫脱氧的高活性催化剂，可以直接采用混捏成型制备，制备方法包括如下步骤：

(1)、将钴盐、钼盐或氧化物、钾盐或氢氧化钾、稀土金属盐加入到去离子水中，在不断搅拌下，80℃-150℃加热溶解1h-3h，制得Co-Mo-K-X混合溶液；