[发明专利]一种用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于飞机安全工程技术领域，涉及一种用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂及其制备方法。该催化剂是以ZSM‑5分子筛为载体，以贵金属、过渡金属、稀土为负载的复合催化剂。本发明解决不能满足飞机油箱绿色惰化系统的技术需求的问题。

技术领域

本发明属于飞机安全工程技术领域，涉及一种用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂及其制备方法。

发明背景

燃油箱发生火灾或爆炸是航空安全的主要威胁之一。在飞行中，油箱中燃油蒸汽与一定量的空气混合，当遇到雷电、静电火花、摩擦火花等特殊风险或失效状态时，就有可能发生爆炸，造成严重后果。美国联邦航空局(FAA)先后颁布了许多条例，制定了大量的规章要求消除或显著减小燃油箱的可燃性，研究惰化可燃性蒸汽的方法。飞机燃油箱防爆技术可分为被动抑爆和主动防爆两大类。被动抑爆，是指火灾发生后，依靠油箱内特殊的填充材料来抑制燃烧和火焰的传播，降低火灾发生所造成的影响。常用的油箱填充材料有网状泡沫和网状金属丝。网状泡沫能够能抑制燃油箱内火焰的扩散，防止油箱内气体压力超过承载限度而造成油箱的毁坏。但是材料本身滞留率高且缺乏水解稳定性，长时间使用会产生过滤器堵塞和燃油被污染等问题。网状金属丝填充材料具有很好的导热性能，可以将局部产生的热量更为迅速地传导出去，达到降温效果，从而抑制油箱爆炸，但是容易发生电解反应堵塞油泵。主动防爆，即油箱惰化技术，通过控制并保持油箱上部空间的氧浓度而达到防火、防爆的目的。目前常用的惰化技术包括机载中空纤维膜式惰化技术和耗氧型惰化技术。中空纤维膜通过膜分离装置，将引自发动机的空气分为富氮气体和富氧气体，然后将富氮气体充入油箱，降低油箱空间氧浓度，从而达到较好的防爆性能，但也有一定的局限性，例如装置较为复杂；额外功耗大；排放的燃油蒸汽污染环境等。相比之下，耗氧型惰化技术具有结构简单，绿色高效的优点。美国Phyre公司使用先进的闭路催化惰化设计，即将汽油蒸汽转化为惰性气体，并循环于闭路的油箱体系中，过程中无污染气体产生，因而被称作绿色机载惰性气体发生系统。为了保证油箱安全，需要在较低温度条件下实现燃油气体的惰化，催化剂的设计和制备是实现这一目标的关键。但是，目前现有的技术存在种种技术缺陷，如起燃温度高、催化剂抗硫和抗积碳等稳定性能差等，尚不能满足飞机油箱绿色惰化系统的技术需求。

发明内容

本发明的目的：提供一种用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂及其制备方法，解决不能满足飞机油箱绿色惰化系统的技术需求的问题。

第一方面，提供一种用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂，催化剂是以ZSM-5分子筛为载体，以贵金属、过渡金属、稀土为负载的复合催化剂，

所述贵金属为Pt、Pd、Ru、Rh金属或氧化物之一或几种，以催化剂重量为基准，所述贵金属负载量为0.1-5重量％；

所述过渡金属为Ti、Co、Mn、Zr、Ce、Sn氧化物之一或几种，以催化剂重量为基准，所述过渡金属负载量为0.1-5重量％。

所述贵金属为Pt、Pd、Ru、Rh金属或氧化物之一或几种，以所述催化剂重量为基准，所述贵金属负载量为0.5-3重量％。

所述过渡金属为Ti、Co、Mn、Zr、Ce、Sn氧化物之一或几种，以所述催化剂重量为基准，所述过渡金属负载量为0.5-3重量％。

第二方面，提供一种用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂制备方法，包括：

采用ZSM-5分子筛作为催化剂载体，以竞争吸附浸渍方法负载贵金属、过渡金属、稀土前躯体水溶液或醇溶液，经过干燥、焙烧、还原、再焙烧，得到ZSM-5负载的贵金属、过渡金属、稀土复合催化剂作为用于飞机油箱绿色惰化系统的催化剂。

制备过程中采用竞争吸附浸渍方法，竞争吸附剂是草酸、柠檬酸、酒石酸中至少一种。