[发明专利]一种用于电石炉气脱氧的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电石炉气的脱氧净化处理，特别是一种用于电石炉气脱氧的催化剂，以及其制备方法。

背景技术

电石是一种重要的基础化工原料，化学名称为碳化钙，电石与水反应制得乙炔，乙炔是有机合成化学工业的基本原料，可以合成一系列的有机化合物，为工业、农业、医药提供原料。

电石生产中炭素材料和石灰发生反应，生成碳化钙(电石)和CO。电石行业主要生产装置是电石炉，分为内燃式电石炉和密闭式电石炉两类。内燃式电石炉与密闭式电石炉相比，单位产品能耗较高，废弃物排放量较大，十一五”期间已经被强制淘汰。目前，我国具有自主知识产权的密闭式电石炉生产技术已经成熟，并且有了一定规模的应用。全面开展内燃式电石炉改造密闭式电石炉的时机已经成熟。

密闭式电石炉通过加装炉盖，使电石炉密闭起来，隔绝了外部空气，将电石生产过程产生的一氧化碳气体用抽气设备抽出利用。同时炉盖上装有自动加料管。密闭式电石炉还配套有电极控制系统、炉气净化、气烧石灰窑等装置。与前两种炉型相比，密闭式电石炉由于炉面上无燃烧火焰，碳材燃烧损失和热能损失小，同时电石炉气经净化处理后可作为气烧石灰窑的燃料或作为有机合成原料，做到资源充分利用；电石炉周围没有火焰和粉尘，炉面设备温度较低，改善了劳动、安全操作条件；炉料通过自动加料管加料，压放电极等操作采用自动化控制，机械化程度高，设备运行更为安全可靠。

从密闭炉出来的电石炉气通常组成：CO 75～85％，H₂5～15％，CO₂1.5～5％，O₂0.5～3％，CH₄1～2％，N₂1～10％，焦油1～2％，H₂S＜600mg/m³,COS＜300mg/m³，CS₂＞3000mg/m³，噻吩＜1mg/m³，硫醇＜300mg/m³，PH₃＜300mg/m³，NH₃＜30mg/m³，NOx＜200mg/m³，另含AsH₃、HCN等杂质。

中国专利申请号为201110196752.6的发明申请公开了一种电石炉气净化提浓CO的方法：将电石炉气除尘、冷却除焦、变温吸附预净化、增压、耐硫催化脱氧、水解脱硫、脱酸气、脱砷、精脱硫、精脱氧、干燥、变压吸附提浓CO。

在上述净化工程中，脱氧工序国内目前文献报道的用于CO脱氧的催化剂主要包括两大类，一是以贵金属为主活性组分的催化剂，包括Pd/Al₂O₃(活性炭)、PdMnO/Al₂O₃、PdAu(Ag)/Al₂O₃(TiO₂)等；二是非贵金属催化剂，主要有CuMnCo/活性炭、CuZn/Al₂O₃(活性炭)、CuOMnO+助剂Zn(Ni、Au)/Al₂O₃等。这些催化剂中以Pt、Pd为主的贵金属催化剂脱氧活性高，副反应较少，但价格昂贵，使用温度高，一般用于微量氧的脱除，且在高浓度CO气体中贵金属催化剂易形成羰基化合物致使活性下降。非贵金属催化剂主要是铜、锰体系，这类脱氧催化剂价格低廉，但反应活性低，使用温度在150℃以上时，当原料气氧含量高时易飞温导致铜基催化剂烧结失活，且一氧化碳的副反应(包括歧化、甲烷化等)较严重。而锰系脱氧催化剂的还原再生温度较高，能耗大，且机械强度差，易粉化，不利于大规模工业化应用。

中国发明专利CN1220302A公开了一种用于合成气脱氧催化剂，其组成为CuMnCo/活性炭，可对小于1％氧含量的合成气进行深度脱氧，净化后气体残氧量小于1.0ppm。但该催化剂低温活性较差，反应温度高时又造成铜基催化剂的烧结，降低使用寿命。另外在高浓度CO气体中，温度高时，CO歧化反应加快，易造成催化剂表面积炭，从而造成催化剂寿命缩短。