[发明专利]煤层气脱氧催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，更具体地涉及一种煤层气脱氧催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

煤层气作为气体能源家族三大成员之一，与天然气、天然气水合物的勘探开发一样，日益受到世界各国的重视。我国煤层气资源丰富，居世界第三。每年在采煤的同时排放的煤层气在130亿立方米以上，煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70％到85％。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益，但是抽采的煤层气由于氧气的存在，使得煤层气在后续的分离提纯过程中存在较大的安全隐患，因此必须脱氧后才能进行后续的分离。

专利公开CN200910012670.4介绍的“一种煤层气脱氧催化剂、其制备方法及应用”，是一种整体型，此类催化剂载体造价高、制备过程复杂难于工业化生产、在反应器中装填难度大、在反应器壁及热电偶套管周围较难做到紧密堆积从而极易出现沟流现象。

专利公开CN200610021760.1提供了一种煤层气焦炭脱氧法，该方法的优点在于氧气主要与焦炭反应，因此甲烷的损失较小。缺点在于要消耗焦炭资源，焦炭的成本约为整个运行费用的50％左右。焦炭法脱氧需要加焦出渣，劳动强度大，粉尘污染重，目前难以实现自控操作。

专利公开CN200510047624.X采用的是变压吸附和膜分离技术结合使用，通过变压吸附将氮气分离，通过膜分离技术分离甲烷和氧气，该方法需要对煤层气进行加压，甲烷爆炸极限会随着压力增高急剧扩大，凸显该技术的安全问题，且膜成本问题限制了工业化规模。

发明内容

本发明目的是提供一种易于制造、经济实用的煤层气脱氧催化剂及其制备方法和应用。

在一方面，本发明提供一种煤层气脱氧催化剂，其特征在于：所述催化剂包括铂氧化物作为活性成分，以及载体，其中所述载体包括铈锆复合氧化物、拟薄水铝石和氢氧化铝。

在一个优选实施方式中，相对于所述煤层气脱氧催化剂，所述活性成分的按质量计的含量为0.004％～1％。

在一个优选实施方式中，所述载体包括按质量计5-30％的所述铈锆复合氧化物、40-80％的所述氢氧化铝和5-40％的所述拟薄水铝石。

在一个优选实施方式中，所述载体包括按质量计10-15％的所述铈锆复合氧化物、50-65％的所述氢氧化铝和25-30％的所述拟薄水铝石。

在一个优选实施方式中，所述载体还包括按质量计0-3％的田菁粉和/或0-3％的柠檬酸。

在一个优选实施方式中，所述催化剂的的形状为条状，并且其BET表面积为77-186m²/g，孔容0.34-0.62ml/g，孔径为115-160。

在一个优选实施方式中，所述铈锆复合氧化物中掺杂有镧和/或钇。

在一个优选实施方式中，所述铈锆复合氧化物以质量计包含30-80％的CeO₂、10-60％的ZrO₂、3-5％的La₂O₃和3-5％的Y₂O₃。

在另一方面，本发明提供一种制备上述的煤层气脱氧催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将作为载体原料的各个组分混合，然后成型并干燥，接着进行煅烧，而获得所述载体；

b)将步骤a)中制得的载体浸渍在含铂浸渍液中，然后干燥，接着进行煅烧，而获得所述煤层气脱氧催化剂。

在一个优选实施方式中，在步骤a)中，首先向氢氧化铝中加入蒸馏水和可选的柠檬酸组分以形成果冻状胶体，然后再将所述胶体与其他组分进行混合。

在一个优选实施方式中，步骤a)中的所述成型是通过挤条机挤条。

在一个优选实施方式中，步骤a)中的干燥温度为80-150℃，干燥时间为1-4小时；并且步骤a)中的煅烧温度为650-950℃，时间为2-6小时。

在一个优选实施方式中，步骤b)中使用的含铂浸渍液是选自氯铂酸、硝酸铂、碳酸铂、氢氧化铂中的一种或多种的酸性水溶液。

在一个优选实施方式中，步骤b)中使用的含铂浸渍液是H₂PtCl₆·6H₂O溶液。