[发明专利]一种负载型催化剂在丙烷一步氧化制丙烯酸尾气中选择性脱除CO中的应用

说明书

一种用于丙烷氧化制丙烯酸尾气中CO选择性脱除的催化剂及其制备，通过共沉淀法制备出负载型的催化剂：催化剂载体选用CeO₂,催化剂活性组分为过渡金属元素的氧化物，选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn氧化物中的一种或几种。合成出的负载型催化剂用于丙烷氧化制丙烯酸尾气中CO选择性脱除的体系中，表现出良好的CO脱除性能，有利于降低安全隐患并保证烷烃、烯烃的循环反应，以此实现丙烷一步氧化制丙烯酸的工业化。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种负载型催化剂在丙烷一步氧化制丙烯酸尾气中选择性脱除CO中的应用。

背景技术

在工业上，丙烯酸是一种重要的原料，可以用来生产吸附剂，净化剂，塑料，纤维等诸多常用产品，并且它们的用途还在不断扩展。

在传统工艺上多采用丙烯为原料的两步催化氧化法，就原料成本而言，丙烯的价格比丙烷高，并且随着丙烯用途的扩大，丙烯的价格将会上涨，这种价格上的差距将会进一步加大。另一方面，两步催化氧化需要两套不同的反应设备，这样就使生产成本很高。那么相较于丙烯而言，丙烷价格较低，如果取代丙烯，实现以丙烷为原料制备丙烯酸过程工业化，那么原料成本将大大降低。同时，丙烷的来源丰富它是油田气、天然气、炼厂气中的主要成分，因此用丙烷直接氧化制丙烯酸就得到了人们的广泛关注。

由于丙烷选择氧化制丙烯酸是强放热反应，为了有效控制反应过程中释放出的热量，工业应用中一般在保证高产物选择性的条件下控制丙烷转化率。一般将丙烷转化率控制在50％以下，这样一来为了提高反应物的利用率，节能环保，通常要将丙烷循环利用，所以尾气循环工艺在丙烷氧化制丙烯酸反应中是优先选择的工艺过程。但是丙烷氧化制丙烯酸反应会产生许多的副产物，其中一氧化碳由于其爆炸极限范围较宽(12～74％)，在尾气循环中存在很大的安全隐患。因此，丙烷一步氧化制丙烯酸反应尾气在循环利用之前，必须将其中的CO组分选择性氧化脱除，而其中的烃类组分，如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯必须完全保留循环利用。因此必须要研究开发一直能够多功能活性中心的催化剂将CO选择性脱除。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种负载型催化剂在丙烷选择氧化制丙烯酸尾气中选择性脱除CO的方法，采用非贵金属复合氧化物作为催化剂，达到脱除CO的效果，并且保留烃类组分循环利用。

为实现上述目的，本发明提供了一种负载型催化剂在丙烷一步氧化制丙烯酸尾气中选择性脱除CO的应用，催化剂载体选用CeO₂、Al₂O₃、FeO_x、Co₃O₄中至少一种，优选CeO₂；催化剂活性组分为过渡金属元素的氧化物.

基于以上技术方案，优选的，所述过渡金属为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn氧化物中至少一种。

基于以上技术方案，优选的，所述催化剂活性组分与载体的摩尔比为1:5～20。

基于以上技术方案，优选的，所述负载型催化剂采用共沉淀法制备，包括以下步骤：

(1)将活性组分的金属盐与载体的金属盐按照约定的比例溶于去离子水中，形成混合溶液，剧烈搅拌下缓慢滴加入沉淀剂溶液，在20℃～100℃条件下搅拌反应3～6h得到催化剂前驱体溶液；

(2)将催化剂前驱体溶液经过过滤、洗涤后，在80～120℃条件下干燥得到粉体材料；

(3)将上述粉体材料在静态空气气氛下400～700℃条件下反应4～10h得到上述负载型催化剂；