[發明專利]催化劑以及含不飽和烴氣體的催化氧化脫氧方法

有效

• 申請號: 202010087815.3
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN113244931B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 姜杰;文松;趙磊;徐偉;孫冰;朱云峰;朱紅偉;馮俊杰;張玉霞
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J23/58;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉兵;戴香蕓

本發明涉及化工尾氣處理技術領域，公開了一種催化劑、使用該催化劑的含不飽和烴氣體的催化氧化脫氧方法。本發明的催化劑含有載體和負載在載體上的活性組分、第一助劑組分和第二助劑組分，所述活性組分選自Pt、Pd、Ru、Rh、Ag和Ir的氧化物中的一種或多種；所述第一助劑組分含有稀土金屬元素、第IVB族金屬元素和第VIII族金屬元素中的一種或多種，所述第二助劑組分含有堿金屬元素和堿土金屬元素中的一種或多種。使用本發明的催化劑的脫氧方法無須添加H₂等還原性氣體，直接使烴與氧氣反應生成CO₂和H₂O，達到含烴尾氣脫氧的目的，并且能夠防止積碳產生。

技術領域

本發明涉及化工尾氣處理技術領域，具體涉及一種催化劑、使用該催化劑的含不飽和烴氣體的催化氧化脫氧方法。

背景技術

含氧有機烴類氣體或尾氣是目前化工生產與儲運過程中的常見氣體，例如氧化與過氧化工藝中的有機尾氣、油罐區聯通系統尾氣、垃圾填埋氣等，常常由于氧氣含量高而帶來燃爆風險；并且SH 3009-2013《石油化工可燃性氣體排放系統設計規范》5.3.1中規定，“氧氣含量大于2％(v％)的可燃性氣體”不應排入全廠可燃氣體排放系統，如火炬、焚燒爐等。因此，為降低燃爆風險、回收利用有機氣體或者保證含氧有機尾氣滿足排放要求，需要對含氧有機氣體或尾氣進行脫氧處理。對于環氧丙烷裝置，包括傳統的氯醇法環氧丙烷裝置、近幾年應用的雙氧水法制環氧丙烷裝置，丙烯尾氣中的氧氣含量在0.2-8％的范圍波動，按照上述規范要求該股氣體不能排入可燃氣體排放系統，需將氧氣含量降低到0.5％以下進行排放，或降低到0.1％以下進行循環利用。

目前可用的脫氧技術主要有物理變壓吸附脫氧、化學吸附脫氧、活性炭燃燒除氧、催化燃燒脫氧和催化氧化脫氧，其中物理變壓吸附脫氧和化學吸附脫氧負荷較小，適合于微量氧的脫除；活性炭燃燒除氧溫度高，能耗高；催化燃燒脫氧技術絕大部分需要加入H₂等還原性氣體，而還原性氣體的分離成為較難解決的問題；當前催化氧化脫氧技術主要針對煤層氣、垃圾填埋氣等含甲烷氣體，針對乙烯、丙烯等烯烴的脫氧技術只適用于ppm級微量氧氣的脫除，未見針對較高氧氣含量的乙烯、丙烯等烯烴以及炔烴的催化氧化脫氧技術，而烯烴、炔烴在一定溫度下易在催化劑表面發生積碳，其對于催化氧化脫氧技術的要求與甲烷催化氧化脫氧技術具有一定差異。

發明內容

本發明的目的在于提供一種催化劑、使用該催化劑的含不飽和烴氣體的催化氧化脫氧方法。使用本發明的催化劑，能夠減少積碳的產生，并且本發明的催化氧化脫氧方法無須添加H₂等還原性氣體，直接使含不飽和烴氣體中的(不飽和)烴與其中的氧氣反應生成CO₂和H₂O，達到含烴的尾氣脫氧的目的，且該反應裝置安全、環保、節能。

本發明提供一種催化劑，所述催化劑含有載體和負載在載體上的活性組分、第一助劑組分和第二助劑組分，所述活性組分選自Pt、Pd、Ru、Rh、Ag和Ir的氧化物中的一種或多種；所述第一助劑組分含有稀土金屬元素、第IVB族金屬元素和第VIII族金屬元素中的一種或多種，所述第二助劑組分含有堿金屬元素和堿土金屬元素中的一種或多種；以催化劑的干重為基準，以金屬元素計的活性組分的含量為0.05-2重量％，以氧化物計的第一助劑組分的含量為0.1-3重量％，以氧化物計的第二助劑組分的含量為1-7重量％；

在壓力為0.6MPa的丙烯氣氛中在573.15K溫度下，測得催化劑積炭質量百分含量y具有以下特征：

y＝0.9y1～1.1y1，y1＝(-0.0029+0.3748×t^0.3013)/100

t：反應時間，為100-2000h；

所述催化劑在測試之前，催化劑積炭質量百分含量為0.2％以下。

優選地，催化劑經常壓下在473.15K下氫氣還原后，對氧氣的飽和吸附量q具有以下特征：