[发明专利]一种非常规天然气除氧催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种非常规天然气除氧催化剂的制备方法及应用。

背景技术

煤层气、页岩气等是存在于煤层或者地质层中的含有大量甲烷的可燃气体。煤层气、页岩气是一种热值高、无污染的新能源，其开采和利用日益受到各国的重视。煤层气、页岩气等非常规天然气在开发利用中会混有不同量的氧气，造成了运输和后续分离利用过程存在较大的安全隐患。我国煤层气、页岩气资源储量丰富，但受到无法合理安全利用的影响，每年采煤同时向大气中排放了大量的煤层气。不仅浪费了宝贵的自然资源，同时也造成了严重的环境污染。

 国内外很多科技工作者对如何安全合理的利用非常规天然气资源做了很多研究，也做出了很多成果。目前业界的研究主要集中在利用化学反应来消耗非常规天然气中的氧来达到除氧目的，形成了如甲烷催化燃烧除氧、焦炭除氧、一氧化碳或者氢气除氧等一系列成果。

 中国科学院大连化物所研究院公开的专利CN 101664679 B“一种煤层气脱氧催化剂、其制备方法及应用”公开了一种用铂族贵金属催化甲烷氧气反应来脱除煤层气中氧的催化剂，具有起燃温度低、活性高、寿命长的优点；中国科学院山西煤炭化学研究所公开的专利CN 102872883 A“负载型非贵金属含氧煤层气脱氧催化剂及其制法和应用”公开了一种以铜和铁复合氧化物为活性组分的催化剂，本质同样是富燃贫氧条件下甲烷催化燃烧除氧，具有稳定性高，价格便宜，机械强度高等优点。两种催化剂催化甲烷燃烧过程中催化剂床层绝热温升过大，给催化脱氧反应器、高温换热器等设备的操作运行带来安全问题，装置可靠性也难以得到保障。同时该过程还不可避免的损失一部分甲烷。

 煤层气焦炭脱氧法（ZL02113627.0、200610021720.1）是在高温下，含氧煤层气中的氧与焦炭反应，同时部分甲烷与氧气反应，从而达到脱氧的目的。焦炭脱氧法的优点在于约70%的氧与焦炭反应，30%的氧与甲烷反应，甲烷的损失较小。该方法的综合处理费用较低，但是焦炭除氧过程中加入焦炭和除去碳渣过程会增大操作难度，且过程中会造成粉尘污染。

 辽宁石油化工大学公开的专利CN 100579653 C“一种脱氧催化剂及其制备方法和应用”公开了一种氧化铜和氧化锰为主催化活性组分的催化剂，该催化剂使用一氧化碳或氢气作为还原剂与氧气反应，来达到除氧目的。该催化剂有活性高、选择性好、稳定性好等优点。但是对于很多自身不生产氢气和一氧化碳的工厂来说，原料来源以及如何安全的运输和存储存在较多问题，所以该方法具有较大的局限性。

鉴于以上方法的缺点，本发明开发了一种以甲醇为脱氧剂的非常规天然气除氧催化剂的制备方法。本发明的催化剂能显著降低脱氧过程中反应温度，并且原料甲醇市场供应充足，价格低廉，同时除氧过程操作简单，便于自动控制

发明内容

本发明的目的是解决当前非常规天然气除氧催化剂的一系列缺点，提供一种安全、高效、使用方便的非常规天然气除氧催化剂。

本发明同时提供了一种非常规天然气除氧催化剂的制备方法和使用方法。

本发明的催化剂由活性组分和载体等组成。所述催化剂活性组分为金属铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铱（Ir）中的一种或几种，所述催化剂载体为二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、分子筛、沸石、高岭土等中的一种或者几种。以金属单质计，本发明的催化剂活性组分质量含量为0.01-0.1%，其余为载体。本发明的催化剂使用甲醇为脱氧剂。本发明的催化剂具有性质稳定，活性高，除氧操作时温度低等优点，能处理氧体积含量为0.1-5%的煤层气、页岩气等非常规天然气，能将非常规天然气中的氧体积含量降到低于0.1%。

本发明的催化剂活性组分为金属铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铱（Ir）中的一种或几种。

本发明的催化剂活性组分来自于相应金属的硝酸盐、氯化物等中的一种或者几种。

本发明的催化剂载体为氧化钛、氧化铝、二氧化硅、分子筛、沸石、高岭土等中的一种或者几种。

本发明的一种非常规天然气除氧催化剂其特征在于：所述催化剂的制备方法包含以下几个步骤：

（1）将含有贵金属活性组分的盐溶于水中，制成浓度均匀的浸渍液；

（2）称量一定量的上述一种或者几种载体，采取浸渍或者喷涂的方法将步骤（1）中的浸渍液负载在载体上，制成非常规天然气除氧催化剂前驱体a；

（3）将步骤（2）中制备的催化剂前驱体a在80-150℃下干燥1-5小时，可重复步骤（2）-（3），制成合适的活性组分担载量的非常规天然气除氧催化剂前驱体b；