一種鈀/氧化錳脫氧劑的製作方法

2023-05-22 12:16:06 2

專利名稱：一種鈀/氧化錳脫氧劑的製作方法
技術領域：
本發明提供一種鈀/氧化錳脫氧劑，它具有較強的脫氧效能，並可適用多種氣體脫氧，制超純氣體時使用。
目前國內外普遍採用的氣體淨化脫氧劑主要包括兩類1)催化反應脫氧，通常在有氫氣存在下，使氣體中殘氧與氫在催化劑作用下發生反應生成水而除去。這類催化劑大多採用含貴金屬Pt、Pd等元素作為活性組份，如Pd/Al2O3，Pd/分子篩;Pd/碳纖維或Pt-Pd/氧化鈦等。2)化學反應脫氧，一般在無氫氣存在下，氣體中殘氧與脫氧劑發生化學反應，將O2吸收或燃燒消耗掉。這種辦法常採用變價氧化物作為脫氧劑，如氧化錳(MnOx)，氧化銀(Ag2O)，氧化銅，氧化鎳(NiOx)等及活性炭。但採用催化反應脫氧法，所用催化劑往往需要活化和再生，淨化後的氣體中殘氧量仍在0.5～10PPm。而利用化學反應脫氧法，脫氧劑的脫氧量有限，使用後的脫氧劑再生較難。採用載鈀活性炭作為脫氧劑，雖然脫氧量較大，但屬於消耗型，一旦脫氧劑耗盡將失去作用，且脫氧反應應在較高溫度下使用。同時反應後產生新的雜質CO2和CO。
本發明的目的在於提供一種具有較強脫氧效能，抗毒性好，並且使用範圍廣的，特別是在工業中適用的鈀/氧化錳脫氧劑。這種脫氧劑具有催化反應脫氧和化學反應脫氧兩種功能。能適應多種氣體脫氧淨化使用，其脫氧深度大，使用方便，壽命長。
本發明的含貴金屬鈀/氧化物脫氧劑，其金屬鈀為催化活性組份，而載體氧化物選用變價氧化物用於消耗氣體中的殘氧，其特徵在於氧化物選用錳的氧化物，且為增加其活性及強度在錳的氧化物中加入活性促進劑及增強劑Al2O3，CaO和SiO2及水泥。其中，金屬鈀的含量(對脫氧劑Wt%以下含量同)為0.1～2%，MnOx為60～90%，氧化鋁為0～20%，氧化矽為0～20%，氧化鈣為1～10%，水泥5～30%。在上述錳的氧化物氧化錳中最好採用二氧化錳為變介氧化物。本發明脫氧劑的製備過程採用下述步驟1、將按比例稱取的錳的氧化物及活性促進劑及增強劑Al2O3，CaO，SiO2和水泥充分粉碎混合均勻後成型;
2、成型後載體進行乾燥和焙燒以增加其機械強度;
3、用含鈀溶液浸漬載體，將活性組分鈀載到載體上，再利用還原劑使鈀還原成單質，製得脫氧劑。
具體地說，在粉碎混合過程中為使原料充分均勻混合，最好將原料粉碎至300目以上;混均後的原料製成載體小球，於120～150℃下乾燥，再於300～400℃下焙燒，通常浸漬液可利用PdCl2水溶液，將載體小球放入，進行浸漬擔載活性組分鈀;作為還原劑可選用常用還原劑氫氣，但最好採用水合肼於常溫下進行還原，待反應後濾去母液用去離子水洗滌至無氯離子，烘乾製得成品脫氧劑。下面通過實例對本發明的技術給予進一步詳細地說明。
實例1 脫氧劑的製備取MnO2900克，Al2O3，CaO各5克，SiO25克水泥85克，充分粉碎混合攪抖均勻。用糖衣機將上原料加工成小球，粒度在8～10目，於120～150℃烘乾後300～400℃下焙燒2小時。取濃度為0.5%的PdCl2水溶液360ml，置於燒杯中，將上述載體小球放入溶液中，浸漬放置0.5小時，再加入0.5%水合肼800ml，抖攪均勻，放置5小時。將上層液體濾去，用去離子水洗載體小球至無Cl-，並於120～150℃烘乾製得脫氧劑。
實例2 脫氧劑用於普氫氣中脫除氧採用實例1所製備的脫氧劑用於普氫氣體的脫氧，脫氧在室溫(25℃)下進行，脫氧劑的粒度為20～30目，脫氧劑放入反應管內，其放置脫氧劑床層高與反應管直徑比L/φ，原料氣中氧含量，脫氧時原料氣空速及脫氧後原料氣中殘氧量等條件和結果列於表1。
表1 普氫氣的脫氧實驗
上述實驗脫氧劑使用時不需活化，使用中不需再生，其抗燒結溫度可達450℃。
實例3 脫氧劑用於氮氣加氫脫氧利用實例1所制脫氧劑及實例2反應條件，脫氧劑高徑比L/φ≥3，使用溫度室溫～450℃，空速≤80000hr-1，加入H2的量可以小至等於H2與O2反應所需化學計量比2∶1。脫氧後其原料氣中殘氧量小於0.04～0.006PPm。
實例4 脫氧劑用於氮氣脫氧利用實例1所制脫氧劑使用前用含H23～6%的N2氣再生，空速100～200hr-1。於140℃下活化再生24小時備用。其它反應條件為脫氧溫度70～120℃，原料氮氣中氧濃度≤500PPm，脫氧空速為5000hr-1，脫氧劑床層高徑比L/φ≥3。脫氧反應後，氮氣中殘氧≤0.01PPm，脫氧容量≥8ml/g脫氧劑。
由上述實例，使用本發明提供的脫氧劑，可同時起催化反應和化學反應脫氧作用，其應用範圍和適應性寬。該脫氧劑活性高，在較低溫度條件下可使原料氣深度脫氧，單位時間處理量大。同時，抗水、抗毒性能好，不但脫氧劑的使用壽命長，且使用方便。此外，這種脫氧劑與已知脫氧劑比較，其製備方法簡單、成本低，適於在工業中應用。
權利要求
1.一種含貴金屬鈀的氧化物脫氧劑，其特徵在於載體氧化物選用錳的氧化物，且為增加其活性和強度加入活性促進劑及增強劑Al2O3，CaO和SlO2及水泥，其中各組分的含量(重量%)為Pd∶0.1～2%；MnOx∶60～90%；Al2O3∶0～20%，SlO2∶0～20%；CaO∶1～10%，水泥5～30%；脫氧劑的製備採用下述步驟1)、將載體原料充分粉碎混合均勻後成型；2)、成型後載體進行乾燥和焙燒；3)、用含鈀溶液浸漬載體；再利用還原劑使鈀還原成單質製得脫氧劑。
2.按照權利要求1所述脫氧劑，其特徵在於載體氧化物氧化錳最好採用二氧化錳。
3.按照權利要求1所述脫氧劑的製備方法，其特徵在於載體浸漬鈀後可採用水合肼於常溫下進行還原。
全文摘要
一種鈀/氧化錳脫氧劑，其載體錳的氧化物中添加活性促進劑及增強劑Al
文檔編號B01D53/00GK1070128SQ9110623
公開日1993年3月24日 申請日期1991年9月6日 優先權日1991年9月6日
發明者張俊香, 李景芝, 梁豔萍, 唐學淵, 陳怡萱 申請人:中國科學院大連化學物理研究所