[發明專利]一種負載型催化劑在丙烷一步氧化制丙烯酸尾氣中選擇性脫除CO中的應用

在審

• 申請號: 201910817363.7
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN112439419A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 楊維慎;楚文玲;于雯雯
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/34;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

一種用于丙烷氧化制丙烯酸尾氣中CO選擇性脫除的催化劑及其制備，通過共沉淀法制備出負載型的催化劑：催化劑載體選用CeO₂,催化劑活性組分為過渡金屬元素的氧化物，選自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn氧化物中的一種或幾種。合成出的負載型催化劑用于丙烷氧化制丙烯酸尾氣中CO選擇性脫除的體系中，表現出良好的CO脫除性能，有利于降低安全隱患并保證烷烴、烯烴的循環反應，以此實現丙烷一步氧化制丙烯酸的工業化。

技術領域

本發明屬于化工領域，具體涉及一種負載型催化劑在丙烷一步氧化制丙烯酸尾氣中選擇性脫除CO中的應用。

背景技術

在工業上，丙烯酸是一種重要的原料，可以用來生產吸附劑，凈化劑，塑料，纖維等諸多常用產品，并且它們的用途還在不斷擴展。

在傳統工藝上多采用丙烯為原料的兩步催化氧化法，就原料成本而言，丙烯的價格比丙烷高，并且隨著丙烯用途的擴大，丙烯的價格將會上漲，這種價格上的差距將會進一步加大。另一方面，兩步催化氧化需要兩套不同的反應設備，這樣就使生產成本很高。那么相較于丙烯而言，丙烷價格較低，如果取代丙烯，實現以丙烷為原料制備丙烯酸過程工業化，那么原料成本將大大降低。同時，丙烷的來源豐富它是油田氣、天然氣、煉廠氣中的主要成分，因此用丙烷直接氧化制丙烯酸就得到了人們的廣泛關注。

由于丙烷選擇氧化制丙烯酸是強放熱反應，為了有效控制反應過程中釋放出的熱量，工業應用中一般在保證高產物選擇性的條件下控制丙烷轉化率。一般將丙烷轉化率控制在50％以下，這樣一來為了提高反應物的利用率，節能環保，通常要將丙烷循環利用，所以尾氣循環工藝在丙烷氧化制丙烯酸反應中是優先選擇的工藝過程。但是丙烷氧化制丙烯酸反應會產生許多的副產物，其中一氧化碳由于其爆炸極限范圍較寬(12～74％)，在尾氣循環中存在很大的安全隱患。因此，丙烷一步氧化制丙烯酸反應尾氣在循環利用之前，必須將其中的CO組分選擇性氧化脫除，而其中的烴類組分，如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯必須完全保留循環利用。因此必須要研究開發一直能夠多功能活性中心的催化劑將CO選擇性脫除。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種負載型催化劑在丙烷選擇氧化制丙烯酸尾氣中選擇性脫除CO的方法，采用非貴金屬復合氧化物作為催化劑，達到脫除CO的效果，并且保留烴類組分循環利用。

為實現上述目的，本發明提供了一種負載型催化劑在丙烷一步氧化制丙烯酸尾氣中選擇性脫除CO的應用，催化劑載體選用CeO₂、Al₂O₃、FeO_x、Co₃O₄中至少一種，優選CeO₂；催化劑活性組分為過渡金屬元素的氧化物.

基于以上技術方案，優選的，所述過渡金屬為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn氧化物中至少一種。

基于以上技術方案，優選的，所述催化劑活性組分與載體的摩爾比為1:5～20。

基于以上技術方案，優選的，所述負載型催化劑采用共沉淀法制備，包括以下步驟：

(1)將活性組分的金屬鹽與載體的金屬鹽按照約定的比例溶于去離子水中，形成混合溶液，劇烈攪拌下緩慢滴加入沉淀劑溶液，在20℃～100℃條件下攪拌反應3～6h得到催化劑前驅體溶液；

(2)將催化劑前驅體溶液經過過濾、洗滌后，在80～120℃條件下干燥得到粉體材料；

(3)將上述粉體材料在靜態空氣氣氛下400～700℃條件下反應4～10h得到上述負載型催化劑；