[发明专利]一种锰基分子筛脱氧剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锰基分子筛脱氧剂及其制备方法和应用，属于脱氧剂技术领域。本发明提供的锰基分子筛脱氧剂的制备方法，首先通过自发共沉淀的方法使生成的氢氧化锰纳米胶体均匀沉积于Y型分子筛外表面；再通过梯度真空焙烧的方法使Mn₂O₃纳米颗粒高度分散于具有十二元环孔道的Y型分子筛空腔内部，最后经过氢气还原后制备出在室温下具有优良脱氧性能的MnO‑Y型分子筛脱氧剂。由于呈高度分散的活性MnO与氧气接触效率更高，使该脱氧剂具有脱除深度高、室温下脱氧容量大，还原过程不易飞温等优点。此外活性锰氧化物的高度分散极大限度的减少了前体锰盐的使用量。可用于N₂、Ar、H₂、CO、碳氢化合物等原料气的深度脱氧。

技术领域

本发明涉及脱氧剂技术领域，具体涉及一种锰基分子筛脱氧剂及其制备方法和应用。

背景技术

超纯气体中氧含量是一项很重要指标，很多工业要求在无氧气氛下进行，杂质氧的体积百分含量要求低至0.1×10^-6或更低，这就对脱氧剂性能提出更高的要求。

现有的脱氧剂主要分为两大类，(1)催化型脱氧剂，这类脱氧剂多采用Pt、Pd、Ru等贵金属作为活性组分，其脱氧原理是通入H₂或CO与目标混合气中的微量氧气发生化学反应生成水或二氧化碳，从而达到脱氧目的；这类脱氧剂优点是常温下活性高、脱氧效率高，适合高空速工况条件；但是，其价格昂贵且对混合气组分要求严格。(2)化学吸附型脱氧剂，这类脱氧剂多采用Cu、Ni、Mn、Fe等非贵金属作为活性组分，其脱氧原理为混合气中的杂质氧与还原态的活性金属组分反应生成高价金属氧化物；这类脱氧剂的脱氧效率高，且失活后还可以进行再生处理，受到人们的广泛关注。例如，中国专利CN1955150A公开了一种采用MnO/Mn₃O₄为活性组分、碱土金属氧化物或氢氧化物为活性促进剂、氧化铝为载体的锰基脱氧剂；该脱氧剂可用于烯烃中微量氧气脱除，室温下对氧气吸附容量最高仅为7.6mL/g，在150℃条件下对氧气吸附容量最高为30.2mL/g。中国专利CN1973994A公开了一种由活性组分、支撑担体、粘结剂和扩孔剂组成的锰基脱氧剂；该脱氧温度150～250℃下对氧气吸附容量最高仅为15mL/g。

综上，现有化学吸附型脱氧剂均通过传统机械混合或传统浸渍方式将铜、锰等金属氧化物与多孔载体负载在一起制得；这不可避免的导致活性金属氧化物组分难以有效分散，导致活性组分不能被完全利用；进而导致氧气吸附容量低、脱除深度不够等缺点。此外现有锰基脱氧剂还有一个缺点是在还原过程中易导致飞温，影响脱氧剂使用寿命。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种锰基分子筛脱氧剂及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法能够使锰基分子筛脱氧剂中的活性MnO纳米颗粒在Y型分子筛内部空腔呈高度分散状态，对氧气的脱除深度高、室温下吸附容量大，而且在氢气还原过程中不会出现飞温现象。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种锰基分子筛脱氧剂的制备方法，包括以下步骤：

将Y型分子筛和水混合，得到Y型分子筛溶液；

将所述Y型分子筛溶液和水溶性锰盐进行自发共沉淀反应，得到第一前驱体；

将所述第一前驱体进行梯度真空焙烧，得到第二前驱体；

在含氢气气氛中，将所述第二前驱体进行还原反应，得到锰基分子筛脱氧剂；所述还原反应的温度为150～300℃。

优选的，所述Y型分子筛包括NaY型分子筛、NH₄Y型分子筛或HY型分子筛。

优选的，所述Y型分子筛与水的质量比为1：(4～20)；

所述Y型分子筛溶液的pH值为9.5～10.5；