O-846型合成氣低溫脫氧催化劑的性能研究

徐 衛(wèi)，劉振峰，杜霞茹，侯 蕾，史曉斌

(大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116085)

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化肥工業(yè)與催化

O-846型合成氣低溫脫氧催化劑的性能研究

徐 衛(wèi)，劉振峰*，杜霞茹，侯 蕾，史曉斌

(大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116085)

開發(fā)了一種用于合成氣的O-846型低溫脫氧催化劑，該催化劑以氧化鋁為載體，以貴金屬Pd為主活性組分，采用浸漬工藝制備，使用前無需活化。在貴金屬和多種非貴金屬氧化物助劑協(xié)同催化作用下，于空速3 500 h-1、反應(yīng)壓力0.5 MPa和反應(yīng)溫度63 ℃條件下，將合成氣中體積分?jǐn)?shù)為0.2%的O2脫至0.5×10-6以下。1 032 h壽命試驗結(jié)果表明，O-846型合成氣低溫脫氧催化劑的活性及穩(wěn)定性良好，具有工業(yè)應(yīng)用前景。

化肥工程技術(shù)；O-846型合成氣低溫脫氧催化劑；脫氧活性；活性溫度

合成氣的主要成分為H2和CO，由煤、石油、天然氣、焦?fàn)t煤氣以及煉廠氣等含碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化而得。合成氣用途廣泛，廉價清潔，是實現(xiàn)綠色化工、合成液體燃料和優(yōu)質(zhì)冶金產(chǎn)品的基礎(chǔ)，但其中少量O2的存在會使催化劑中毒，需將其凈化脫除。但受原料CO氣體在催化活性中心強吸附的影響，較低溫度下難于達(dá)到理想的脫氧效果。本文對大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司研制的O-846型合成氣低溫脫氧催化劑性能進(jìn)行研究。

1 實驗部分

1.1 催化劑制備

以市售的球狀氧化鋁為載體，采用傳統(tǒng)浸漬工藝制備以貴金屬Pd為主活性組分的O-846型合成氣低溫脫氧催化劑，使用前無需預(yù)還原。

1.2 催化劑活性評價

催化劑活性評價采用固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器為φ16 mm不銹鋼管，催化劑粒度φ(3～4) mm，裝填量10 mL。

合成氣和尾氣中的O2含量使用GPR1200微量氧分儀進(jìn)行在線檢測，最小檢測量為0.1×10-6。以活性溫度表示催化劑的脫氧活性，即出口O2含量小于0.5×10-6時所需的最低反應(yīng)溫度。

2 結(jié)果與討論

2.1 O2含量

在反應(yīng)壓力0.5 MPa和空速3 500 h-1條件下，通入φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成氣，考察O2含量對O-846型合成氣低溫脫氧催化劑脫氧活性的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖 1 O2含量對O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性的影響Figure 1 Influence of oxygen contents on the activity of O-846 catalyst for oxygen removal of syngas at low temperatures

從圖1可以看出，O2含量對O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性的影響較大，H2合成氣中的O2含量越低，O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性溫度越低。

2.2 CO含量

在反應(yīng)壓力0.5 MPa和空速3 500 h-1條件下，通入φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成氣，考察CO含量對O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性溫度的影響，結(jié)果如圖2所示。 從圖2可以看出，H2合成氣中的φ(CO)>3%時，O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性溫度較低，因此，O-846型合成氣低溫脫氧催化劑適宜在φ(CO)>3%的氣源中脫氧。

圖 2 CO含量對O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性的影響Figure 2 Influence of CO contents on the activity of O-846 catalyst for oxygen removal of syngas at low temperatures

2.3 開停工沖擊的影響

在工業(yè)操作過程中，各種原因造成的開停工在所難免，緊急停工過程中的泄壓和降溫均可能對催化劑造成一定的影響。

在反應(yīng)壓力0.5 MPa和空速3 500 h-1條件下，通入φ(O2)=0.2%和φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成氣，新鮮催化劑從室溫開始升溫，達(dá)到活性溫度時停工并降至常壓，然后重新開車考察活性溫度的變化，結(jié)果如表1所示。

表 1 開停工對O-846型合成氣低溫脫氧催化劑活性的影響

從表1可以看出，新鮮催化劑經(jīng)歷一次停工后再次開車，活性有所提高，這是由于在還原性氣氛中，升溫反應(yīng)的同時能將催化組分進(jìn)一步還原活化，且經(jīng)歷3次開停工的沖擊也未造成活性的衰減，活性溫度保持46.3 ℃，表明O-846型合成氣低溫脫氧催化劑性能穩(wěn)定，現(xiàn)場突發(fā)事件引起的緊急開停工對活性影響不大，具有較好的適應(yīng)能力。

2.4 催化劑穩(wěn)定性

在反應(yīng)壓力0.5 MPa、反應(yīng)溫度63 ℃和空速3 500 h-1條件下，通入組成為φ(O2)=0.2%和φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成氣進(jìn)行1 032 h壽命實驗，結(jié)果見圖3。

圖 3 O-846型合成氣低溫脫氧催化劑的穩(wěn)定性Figure 3 Stability of O-846 catalyst for oxygen removal of syngas at low temperatures

由圖3可見，O-846型合成氣低溫脫氧催化劑連續(xù)運行1 032 h，出口O2含量始終小于0.3×10-6，表明O-846型合成氣低溫脫氧催化劑脫氧性能穩(wěn)定，具有工業(yè)應(yīng)用前景。

對新鮮催化劑和使用1 032 h后的催化劑進(jìn)行比表面積、孔容及強度的測定，結(jié)果見表2。

表 2 O-846型合成氣低溫脫氧催化劑使用前后的物化性能

從表2可以看出，O-846型合成氣低溫脫氧催化劑使用1 032 h后，比表面積、孔容及強度與新鮮催化劑相比，差異較小。

試驗結(jié)束后卸出的O-846型合成氣低溫脫氧催化劑無粉化和破碎現(xiàn)象，表明O-846型合成氣低溫脫氧催化劑具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié) 論

(1) O-846型合成氣脫氧催化劑在較低溫度下具有良好的脫氧活性，在反應(yīng)壓力0.5 MPa、反應(yīng)溫度63 ℃和空速3 500 h-1條件下，通入φ(CO)=40%、φ(O2)=0.2%和φ(CO2)=6.0%的H2合成氣，出口O2含量小于0.5×10-6。

(2) O-846型合成氣低溫脫氧催化劑的穩(wěn)定性良好，在累計運行1 032 h后，出口O2含量小于0.3×10-6，具有工業(yè)應(yīng)用前景。

[1]劉華偉，胡典明，孔渝華.氣體凈化脫氧劑研究進(jìn)展[J].廣東化工，2006，33(4)：6-8.Liu Huawei,Hu Dianming,Kong Yuhua.Advance of research on gas purification deoxidizer[J].Guangdong Chemical Industry,2006,33(4):6-8.

[2]劉應(yīng)杰，劉華偉，胡典明，等.CTO-1型脫氧催化劑的研制[J].工業(yè)催化，2007，15(6)：31-34.

Liu Yingjie，Liu Huawei，Hu Dianming，et al.Development of CTO-1 deoxidation catalyst[J].Industrial Catalysis，2007，15(6)：31-34.

[3]范震宇，周風(fēng)琴，趙素芳，等.新型高效脫氧劑的工業(yè)應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2001，27(6)：112-115.

[4]呂順風(fēng)，周維東，秦燕璜，等.Pd/Al2O3催化劑在合成氣脫氧過程中的反應(yīng)性能[J].石油化工，2003，32(增刊)：165-166.

Development of O-846 deoxidation catalyst for syngas at low temperature

XuWei,LiuZhenfeng*,DuXiaru,HouLei,ShiXiaobin

(Dalian Catalytic Engineering Technology Co.,Ltd.,Dalian 116085,Liaoning,China)

O-846 catalyst for removing oxygen from synthesis gas at low temperature was developed.Using γ-Al2O3as the carrier and noble metal Pd as the main active component,the catalyst was prepared by the impregnation process.It did not need activating before use.The catalyst was suitable for efficient removal of O2from syngas by synergistic catalysis among a small amount of Pd and a variety of non-noble metals.Under the condition of space velocity 3500 h-1,reaction pressure 0.5 MPa and reaction temperature 63 ℃,oxygen contents of the syngas was decreased from 0.2%(volumetric fraction) to less than 0.5×10-6(V/V).The results of stability test for 1 032 h indicated that O-846 catalyst possessed good activity and stability,and could be applied in the commercial scale.

fertilizer engineering technology；O-846 low temperature syngas deoxidation catalyst;deoxidation activity;activity temperature

TQ426.94;O643.36 Document code: A Article ID: 1008-1143(2016)10-0074-03

2016-06-22；

2016-08-26

徐 衛(wèi)，1969年生，女，遼寧省大連市人，高級工程師，主要從事工業(yè)氣體凈化及相關(guān)催化劑的開發(fā)研究。

劉振峰，碩士，高級工程師。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.013

TQ426.94;O643.36

A

1008-1143(2016)10-0074-03

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.013