含CO气源中脱氧催化剂的性能比较[精选].doc

含CO气源中脱氧催化剂的性能比较 1. 概述 脱氧剂广泛用于各种煤制合成气、天然气、高纯气和聚酯、电子等精细化工生产中氧的脱除，特别在保护羰基合成铑催化剂等方面有突出的应用[1,2]。 我中心近三十年潜心开发了多种脱氧剂，包括TO-3贵金属催化剂、CTO-1非贵金属脱氧催化剂、JTO-1脱氧剂和DJ系列耐硫脱氧催化剂，其中TO-3贵金属催化剂已广泛用于各种精细化工领域，CTO-1非贵金属脱氧催化剂已成功应用于醋酸、醋酐工程[3,4]。本文主要比较TO-3贵金属脱氧催化剂与CTO-1非贵金属脱氧催化剂在各种含CO气氛中的性能特点。 2. 催化剂的脱氧活性评价 2.1 采用原粒度催化剂进行活性评价，与工业使用条件相近，对实际使用具有指导意义。 2.2 评价方法 催化剂评价采用图1所示装置，原料气经准确计量后通过催化剂床层，出口氧分析用微量氧分析仪（最低检测限1×10-6，即1ppm），进口氧分析用控氧仪（最低检测限100×10-6）。 图1 催化剂活性评价装置图 3. 结果与讨论 3.1脱氧方式 在含CO、H2的混合气源中，TO-3贵金属催化剂与CTO-1非贵金属催化剂的脱氧方式不同， 前者主要发生①式反应，后者主要发生②式反应： 2H2 + O2 = 2H2O ① 2CO + O2 = 2CO2 ② 通常，贵金属催化剂上主要发生H2、O2反应，但随CO含量的增加和使用温度的提高，CO与O2的反应也会发生，且所占比重越来越大[5]。而CTO-1非贵金属脱氧催化剂上主要发生CO与O2的反应，在CO/O2＞10的含H2气源中未观察到H2、O2反应的发生[3]。 3.2不同气源条件下的比较 3.2.1代表性工业气源下的比较 对TO-3贵金属脱氧催化剂和CTO-1非贵金属脱氧催化剂进行实验比较，催化剂降温评价过程中以出口O2含量＞1×10-6并随着温度降低呈上升趋势的临界温度（也称最低全转化温度TLC）作为重要指标考察。气源选择有代表性的工业气源，实验数据如表1所示： 表1 不同气源条件下两种催化剂的脱氧性能比较 条 件 使用温度 ℃ 出口O2含量×10-6 TO-3 CTO-1 气源CO50% H2 49% O2 3000×10-6 SV=3000h-1，原粒度 ＞140 ＜1 ＜1 60～130 ＞100 ＜1 气源CO50% H2 49% O2 290×10-6 SV=3000h-1，原粒度 ＞120 ＜1 ＜1 60～110 ＞50 ＜1 气源CO50% H2 49% O2 290×10-6 SV=6000h-1，原粒度 60-110 ～200 ＜1 气源CO1% H2 98% O2 26×10-6 SV=6000h-1，原粒度 ＞80 ＜1 ＜1 40～75 3-20 ＜1 由上表可见： 1）高CO、高H2气源中，进口O2含量为3000×10-6：140℃以上，两种催化剂的出口O2含量均＜1×10-6，脱氧率均＞99.9%；130℃以下，TO-3贵金属催化剂出口O2含量增大至＞100×10-6，CTO-1脱氧催化剂的出口O2含量仍＜1×10-6，其最低全转化温度比TO-3贵金属催化剂低80℃。 2）高CO、高H2气源中，进口O2含量为290×10-6：为满足出口O2含量＜1×10-6的要求，TO-3贵金属催化剂使用温度＞120℃，CTO-1脱氧催化剂使用温度＞60℃，比TO-3仍低60℃，且其空速可加大到6000h-1，而TO-3贵金属催化剂的使用空速不能增加。 3）高H2、1％CO气源中，进口O2含量为26×10-6：80℃以上，两种催化剂的出口O2含量均＜1×10-6，40～80℃时，CTO-1脱氧催化剂的出口O2含量比TO-3贵金属脱氧催化剂低3～20倍，且其最低全转化温度仍低40℃。 3.2.2不同O2含量下的比较 在含50%CO与49%H2的气源中，考察不同O2含量下两种催化剂的脱氧性能，结果见图2。 图2 不同O2含量下两种催化剂的脱氧性能比较 由图2可见，进口气中O2含量从290×10-6增加至5000×10-6，TO-3贵金属脱氧催化剂的最低全转化温度提高50℃，而CTO-1脱氧催化剂的最低全转化温度仅提高10℃左右，进口O2含量的增加对CTO-1催化剂脱氧活性的影响比对TO-3贵金属催化剂小很多。相同进口O2含量下，CTO-1脱氧催化剂的最低全转化温度比TO-3贵金属脱氧催化剂低70～110℃。 3.3耐热性的比较 耐热性实验方法如下：实验气源CO50%，H2 50%，O2 3000×10-6，原粒度，SV=3000h-1，实验过程先评价催化剂