[发明专利]一种循环尾气中CO选择性氧化脱除催化剂及其制备和应用

说明书

本发明提供了一种循环尾气中CO选择性氧化脱除催化剂及其制备和应用，属于石油化工技术领域。该催化剂为Cu‑基非贵金属氧化物催化剂，其通式为CuO‑M1‑M2，M1和M2分别是掺杂的金属氧化物。该催化剂采用沉淀法、络合法或水热合成法等制备上述CuO‑基复合金属氧化物CuO‑M1‑M2，复合金属氧化物在400～800℃下焙烧3～10小时，粉碎成20～30目，制得催化剂。本发明合成出的催化剂在低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢，如乙烷选择氧化制乙酸、丙烷选择氧化制丙烯(醛)酸、丙烷氧化脱氢制丙烯、丁烷氧化脱氢制丁二烯、异丁烷选择氧化制甲基丙烯(醛)酸等反应尾气中表现出非产优异的CO选择性氧化脱除性能，具有一定的工业应用前景。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种循环尾气中CO选择性氧化脱除催化剂及其制备和应用。

背景技术

从烃类利用的历史来看，最先被利用的是最易活化的炔烃，然后是比较容易活化的烯烃，近期及将来的研究重点和难点是最难活化的烷烃。近几年来，随着人们对烯烃开发利用程度的加深，烯烃供不应求的局面日益严重，低碳烷烃的选择活化和催化转化已经引起了国内、外科研人员的极大重视。从世界范围来看，低碳烷烃(C2～C4)资源丰富且价格低廉，它们的临氧活化或催化转化既涉及重要的催化原理，又可以通过生成高附加值化工产品带来巨大的经济效益，低碳烷烃的催化转化已成为二十一世纪化学化工和催化发展的优先研究方向之一。

由于低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢制取相应的高附加值含氧化合物或烯烃等反应均是强放热反应，为了有效控制反应过程中释放出的热量，工业应用中一般在保证高产物选择性的条件下控制低碳烷烃原料的转化率。为了节约成本，反应尾气中未反应的低碳烷烃原料需要循环重复利用。一个问题是反应尾气在循环利用过程中CO组分的逐渐累积在循环压缩机进口和氧化反应器进口处均存在潜在的爆炸隐患(CO爆炸极限为12～74％)。因此，低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢反应尾气在循环利用之前，必须将其中的CO组分选择性氧化脱除，而其中未反应完全的低碳烷烃原料以及其它烃类副产物组分必须完全保留并循环利用。

目前，贵金属催化剂(如Pt、Au等)显示出非常优秀的CO氧化性能，但对于贵金属催化剂而言，除了其昂贵的价格外，另外一个无法克服的缺点是：对于低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢反应循环尾气中CO脱除而言，贵金属除了氧化脱除尾气中的CO外，其高的活性也将导致尾气中其它组分，特别是烯烃等在CO脱除温度下发生氧化燃烧，导致CO氧化脱除选择性非常低。因此，针对组成复杂多样的低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢工业反应循环尾气体系，开发一种具有高活性、高选择性的CO选择性氧化脱除催化剂是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术中低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢反应循环尾气中CO的选择性脱除问题，本发明提供一种循环尾气中CO的选择性氧化脱除催化剂及其制备和应用，其具体技术方案如下：

一种循环尾气中CO选择性氧化脱除催化剂，该催化剂为Cu-基非贵金属氧化物催化剂，其通式为CuO-M1-M2，M1和M2分别是掺杂的金属氧化物，其中且金属氧化物M1中相应金属与Cu的摩尔比为0～10：1，M2中相应金属与Cu的摩尔比为0～10：1。

所述Cu-基复合金属氧化物中M1和M2选自CeO₂、Co₃O₄、Fe₂O₃、FeO、Fe₃O₄、NiO、MnO、MnO₂、VO₂、V₂O₅、ZnO、La₂O₃、MoO₂和MoO₃中的一种或两种。

一种循环尾气中CO选择性氧化脱除催化剂的制备方法，其按照以下步骤进行：