[发明专利]一种氧化消除氢气中一氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明属于资源综合利用领域，具体涉及一种一氧化氮氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程。

背景技术

氢气是国民经济和工农业生产中用途广泛的气体，目前氢气的生产主要基于石油重整、低碳烷烃、低碳醇水汽或部分氧化重整等过程，在生产过程中通常产生一定量的一氧化碳（CO）杂质。由于CO对人体以及众多化工过程的“毒化”作用，因此需要通过一定的物理及化学过程进行提纯，以制备高纯度氢气。其中超高纯度氢气是指CO浓度在50×10^-6（50ppm）以下的氢气，可以用于燃料电池、合成氨过程。

目前，粗氢气中CO的降低方式有：变压吸附、甲烷化反应、以及选择性氧化反应三个过程。变压吸附的流程相对复杂，同时对于CO的降低程度有所限制，不能达到高纯氢气的标准；甲烷化反应（CO+3H₂→CH₄+H₂O），需要消耗相当量的氢气，造成对氢气的浪费；选择性氧化过程是指（CO+1/2O₂+H₂→CO₂+H₂）以空气或氧气对CO进行选择性的氧化形成CO₂，在降低CO的同时，不明显消耗氢气，是上述三个过程中流程简单、经济的过程。

氧化消除一氧化碳过程中通常都是用空气或氧气为氧化剂。若以一氧化氮为氧化剂，则该氧化过程在消除一氧化碳的同时也消除了大气污染物一氧化氮。

本发明提供一种一氧化氮氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，以一氧化当为氧化剂，在含钯催化剂的存在下，将氢气中含有的CO杂质降至50ppm及其以下。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过氧化反应降低氢气中一氧化碳浓度的过程，该过程中采用一氧化氮为催化剂，在含钯催化剂作用下，CO的浓度可降至50ppm及其以下浓度，旨在为燃料电池、合成氨过程提供高纯度的氢气。本发明所述氧化消除氢气中一氧化碳的方法，其特征在于：以一氧化氮为氧化剂，在钯催化剂的作用下进行一氧化碳的氧化消除反应。

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，该过程特征在于：含有一氧化碳杂质的氢气原料为烷烃（甲烷、乙烷）或低碳醇（甲醇、乙醇）重整或部分氧化反应产生；

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，该过程特征在于：体积浓度为计，NO/CO比例在0.5-3之间；

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，该过程特征在于：氢气中一氧化碳转变为二氧化碳，一氧化氮转变为氮气；

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，该过程特征在于：所使用催化剂为含有钯的负载性催化剂，钯含量在0.5-5%质量分数之间；

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，所述的含有一氧化碳的氢气成分为：CO含量为0.5-5.0%（5000-50000ppm），水蒸汽含量1-10%（10000-100000ppm），二氧化碳含量为2.0-6.0%（20000-60000ppm）；

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，其反应条件为：固定床反应器，反应压力在0.1-0.5MPa，反应温度25-200°C，NO/CO体系比例在0.5-3，CO空速为0.2-1×10³L/kgh;

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，其反应温度条件具体为30-80°C；

本发明提供了一种氧化消除氢气中一氧化碳的化学过程，其反应压力条件具体为0.1-0.3MPa；

本发明提供的一氧化氮氧化消除一氧化碳的化学过程中，所述包含Pd催化剂的制备方法为：将载体抽真空后，滴入可溶性的氯化钯或硝酸钯溶液；室温下浸渍2-6小时后，100-110°C真空干燥；随后在N₂-H₂气流中于250-400°C还原2-8小时。所制备的催化剂可以用于实现本发明的目的。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1