to-3贵金属脱氧催化剂的开发和工业应用

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1、TO-3贵金属脱氧催化剂的开发和工业应用刘华伟王先厚陈健刘应杰胡典明孔渝华国家气体净化剂重点工业基地工业气体净化与精制湖北省重点实验室华烁科技股份有限公司（原湖北省化学研究院）（中国武汉，光谷街30号，430074）摘要：开发了一种适用于合成气、高含量CO气、乙烯、富烃气、高纯氢气等气源的TO-3贵金属脱氧催化剂。该催化剂低温活性好、选择性高，使用空速高（~6000h-1），可将原料气中0.002~1.0%的氧脱除至1～10×10-6（V/V）以下，且与CO副反应少。多种实际工况条件下的应用表明，TO-3贵金属脱氧催

2、化剂性能优异、稳定性好。关键词：脱氧，贵金属催化剂，氧含量，工业应用TO-3贵金属脱氧催化剂（简称“TO-3催化剂”）是在我公司开发贵金属脱氢、脱烃催化剂的基础上，针对不同原料气脱氧净化研制的新型催化剂。该催化剂的脱氧原理为氢氧反应，具有低温活性好、选择性高及稳定性好、寿命长等特点，可广泛用于各种CO+H2合成气、高含量CO羰基合成气、高纯氢气的脱氧，同时还可用于高纯乙烯脱氧、富烃气脱氧。1实验部分1.1催化剂制备TO-3催化剂采用浸渍法制备，外观为Ф3～5mm灰色球状颗粒。1.2催化剂活性评价装置1原料气气瓶2流量

3、计3进口取样阀4管式反应器5微量氧分析仪图1TO-3催化剂活性评价装置示意图1.3催化剂活性评价方法1.3.1活性评价过程将30mL的原粒度TO-3催化剂装入反应管，高纯N2置换系统2h后升温至所需温度，切换原料气进行活性评价，评价压力0.1MPa，以脱氧率或出口氧含量表示TO-3催化剂的活性，通过分析CO2增量或烯烃的减少量可反映该催化剂的氢与氧主反应的选择性。1.3.2实验仪器HC-21微量氧分析仪（测量范围0~500×10-6），华烁科技股份有限公司KY-2B控氧仪（测量范围500×10-6以上），新安江分析仪

4、器二厂2结果与讨论2.1不同催化剂脱氧性能的比较将TO-3催化剂与国内同类型的先进贵金属脱氧催化剂A、B进行了脱氧性能的评价，结果见表1。表1贵金属脱氧催化剂的脱氧性能评价（原粒度）序号对比条件出口O2×10-6（V/V）TO-3催化剂国内A样国内B样1气源CO98.2%、H21.5%、O23000×10-6150℃、3000h-15.0115未对比2气源C2H499%、H20.1%、O250×10-680℃、1000h-12.810193气源CO50%、H249%、O228×10-655℃、2000h-12.72.

5、810由表1可见，TO-3催化剂在高含量CO气源和高纯乙烯中脱氧性能显著优于国内同类型先进样品A样，在合成气中脱除低含量氧，出口氧含量与A样相当，显著优于B样；三种贵金属脱氧催化剂在相同条件下的对比表明，TO-3催化剂的活性最好脱氧性能显著优于国内其他两个样品。2.2空速的影响考察空速对原粒度TO-3催化剂脱氧性能的影响，结果见图2。图2（a）空速对TO-3催化剂脱氧率的影响（评价条件：气源CO50%、H249%、O2290×10-6，原粒度，115℃）图2（b）空速对TO-3催化剂脱氧率的影响（评价条件：气源CO5

6、0%、H249%、O22600×10-6，原粒度，190℃）由图2（a）可见，115℃时，TO-3催化剂在合成气O2含量290×10-6，空速～3000h-1，脱氧率＞99%，空速提高至6000h-1，脱氧率降至88%；由图2（b）可见，温度提高至190℃，同时合成气中O2含量增加至2600×10-6，TO-3催化剂的空速可提高至≥6000h-1，说明TO-3催化剂使用空速与操作温度紧密相关，操作温度高有利于提高TO-3催化剂的使用空速。2.3反应温度的影响在3000h-1下，考察原粒度TO-3催化剂在不同温度下的脱

7、氧性能，结果见图3所示。图3反应温度对TO-3催化剂脱氧率的影响由图3可见，TO-3催化剂在0.3%O2的高浓度CO气源中，反应温度升高至150℃时，脱氧率>99%，此温度即为最低全转化温度（即脱氧率>99%的最低活性温度），而在0.3%O2的CO+H2合成气中，最低全转化温度降低至130℃，说明CO含量降低、H2含量升高对脱氧有利。2.4氧含量变化的影响考察气源中氧含量变化对TO-3催化剂最低全转化温度和脱氧率的影响，结果分别见图4、图5。图4气源中氧含量对TO-3催化剂最低全转化温度的影响（评价条件：气源CO50

8、%、H249%、30~3000×10-6O2，原粒度，3000h-1）图5气源中氧含量对TO-3催化剂脱氧率的影响（评价条件：气源CO1%、H298%、25~200×10-6O2，原粒度，80℃，6000h-1）由图4可见，在50%CO+49%H2合成气中，O2含量由3000×10-6降至300×10-6，TO-3脱氧催化剂的最低全转化温度由1