一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法及应用技术

一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法是可溶性铝盐和镁盐的混合溶液，并通过调节Na2CO3溶液的滴加速度控制沉淀液的PH值为6.5～7.5，将载体活性剂的可溶性盐溶液加入至沉淀液中，微波老化，将滤饼配成料液进行喷雾干燥，载体前驱体粉末于微波焙烧得成品载体粉末；将成品载体粉末加入由第一活性助剂和第二活性助剂的可溶性盐混合溶液，超声等体积浸渍，微波中焙烧得成品催化剂粉末；催化剂粉末、粘结剂、造孔剂和水混合，挤压成型，在微波中焙烧得催化剂。本发明专利技术具有脱氧精度高、稳定性好和价格低廉的优点。

Preparation and application of a sulfur tolerant deoxidizing catalyst for synthetic gas

A method for sulfur tolerant deoxidizing catalyst synthesis gas preparation method is a mixed solution of soluble aluminum salt and magnesium salt, and through the adjustment of Na2CO3 solution dropping liquid control precipitation pH was 6.5 ~ 7.5, the soluble salt solution carrier active agent added to the liquid precipitation, microwave aging, the filter cake with a liquid spray drying, carrier precursor powder in microwave roasting finished carrier powder; the finished powder carrier by adding a mixed solution of soluble salts of the first active agent and second active additives, ultrasonic impregnation, microwave roasting to obtain catalyst powder; catalyst powder, binder, pore forming agent and water mixing, extrusion molding in the microwave roasting to obtain catalyst. The invention has the advantages of high deoxidization precision, good stability and low price.

【技术实现步骤摘要】
一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法及应用
本专利技术属于脱氧催化剂的制备领域，尤其涉及一种用于合成气的耐硫脱氧催化剂的制备方法和应用。技术背景合成气进行合成氨、甲醇和天然气等的过程中，需通过Co-Mo催化剂进行耐硫变换反应以提高氢气的含量。但在以Co-Mo硫化物作为催化剂时，在高温条件下易发生O2加氢合成水的反应，在中低温条件下易发生O2与CO合成CO2的反应，两个反应均为强放热反应，经计算每反应0.1％的O2会导致合成气温度升高10℃左右。如果合成气中氧气含量过高，则全部加氢后引起的温升与变换温升叠加，会引起催化剂的晶型和空隙结构的改变，使催化剂活性组分的分散度降低，甚至导致催化剂发生烧结失活。因此，在工业进行耐硫变换的前端需增加脱氧剂，避免合成气中过多的氧气进入变换催化剂床层。目前普遍使用的气体脱氧剂主要有催化脱氧、化学吸收脱氧以及碳燃烧脱氧3种方式。催化脱氧是指气体中的O2与H2、CO等组分反应生成水和CO2脱除，催化剂大多采用贵金属Pt、Pd等作为活性组分，这种脱氧方式在无氢体系中使用时需要外加过量的氢，对有些不含氢的气体采用该脱氧方式有一定局限性。化学吸收脱氧一般在无H2等还原性气体存在下,气体中O2与脱氧剂发生化学反应将O2吸收脱除，这类脱氧剂通常采用Mn、Ag、Cu、Ni等过渡金属元素的单质或低价氧化物作为活性组分，使氧与金属单质或低价氧化物反应生成氧化物或高价氧化物，这类脱氧剂需要不断再生，而且脱氧能力有限。碳燃烧脱氧是利用活性炭与氧的反应脱氧，通常对于惰性气体脱氧比较有效，一般活性炭上需要负载活性金属组分，使活性炭与氧的反应温度降低。三种脱氧剂虽然在工业上具有广泛的应用，但是均不能用于含硫气氛的脱氧，特别是近年来煤化工的发展，合成气的变换均采用耐硫变换催化剂，故开发一种价格低廉、性能优良和性质稳定的新型耐硫脱氧剂具有重要意义。专利CN1464037A公开了一种高强度耐硫变换脱氧剂及其制备方法，该催化剂以镁铝尖晶石为载体，以钴、钼为活性组分，该催化剂脱氧率与工业脱氧剂相当，显著地提高了强度、强度稳定性和耐冲蚀性，但该脱氧剂的寿命仍较短，仅为一年，而且该脱氧剂的脱除效果较差。专利CN104888798A公开了一种用于富CO气耐硫脱氧的高活性催化剂及其制备方法，该催化剂具有活性高和稳定性好的优点，适用于高氧气和高CO含量的气体脱氧处理，但该脱氧剂的脱除精度较低，经脱氧后的气体中氧含量仍高达400PPm以上，难以满足工业化需求。中国专利CN101301611A公开了一种耐硫脱氧催化剂及其制备方法及应用，催化剂有活性组分铁、铜等的一种或几种组成，载体采用氧化铝、氧化钛和氧化锆等，该催化剂具有一定的耐硫性能，但其适用于氧含量为3-6％的煤层气脱氧，其仅能将煤层气中的氧脱除至0.5％以下，脱氧的精度较差。上述专利公开了多种耐硫脱氧催化剂的制备方法，但上述脱氧剂均存在脱氧精度低、稳定性较差的缺点，难以满足下游工艺的要求。因此，开发一种脱氧精度高、稳定性好和价格低廉的耐硫脱氧催化剂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脱氧精度高、稳定性好和价格低廉的用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法及应用。本专利技术制备的催化剂具有更高的合成气脱氧精度，能够将合成气中的氧气脱除至0.1ppm以下，大大降低了氧气对后序单元催化剂的影响；同时通过多种助剂金属的引入，使得该催化剂不但具有催化氢气氧化生成水的性能，且具有催化一氧化碳氧化生成二氧化碳的反应，同时通过特殊载体的制备，使得催化剂载体兼具有较强的化学吸附脱氧性能，能够满足于不同气体组成的合成气中氧的脱除，应用范围更广；在制备催化剂的过程中引入微波老化、超声波浸渍和微波焙烧技术，使得催化剂的活性组分分散度更加均匀，催化剂载体的强度更高，进一步增大了催化剂的活性、强度和稳定性。该催化剂的成功开发克服了现有工业耐硫脱氧剂脱硫精度低、催化剂稳定性差和使用范围窄等问题，具有重要的意义。为达上述目的，本专利技术通过大量的催化剂制备和优化实验，找到了一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法，其具体制备过程如下：(1)配制0.1～1.0mol/L的Na2CO3溶液，配置总浓度为0.1～1.0mol/L可溶性铝盐、镁盐的混合溶液，在65～75℃的温度条件下，将两溶液逐滴加入到放置于带搅拌的反应器中，通过调节Na2CO3溶液的滴加速度，控制沉淀液的PH值为6.5～7.5，沉淀结束后将浓度为0.5～1.5mol/L载体活性剂的可溶性盐溶液加入至沉淀液中，并在搅拌的条件下进行微波辐射老化，在70～80℃的条件下老化20～60min后结束，老化完成后的悬浊液交替经过滤、洗涤3～5次后，将滤饼配置成10～30wt％的料液，将料液在进风压力0.3～1.5MPa、进风温度200～250℃的条件下进行喷雾干燥，得载体前驱体粉末，将前驱体粉末于微波焙烧炉中，于400～550℃焙烧20～100min后得添加载体活性剂的成品载体粉末；(2)配制第一活性助剂和第二活性助剂的可溶性盐混合溶液，然后将步骤(1)得到的成品载体粉末加入制上述溶液中，在30～100W的超声波中进行等体积浸渍0.5～2h，然后在100～110℃干燥5～10h得干燥粉末，然后在微波炉中于400～550℃焙烧0.5～3h得成品催化剂粉末；(3)将制备的成品催化剂粉末、粘结剂、造孔剂和水混合均匀后，挤压成型，先在100～120℃干燥3～5h，然后在微波炉中于550～600℃的温度下焙烧1～5h后得耐硫脱氧催化剂样品。如上所述步骤(1)中的可溶性铝盐和镁盐为硝酸铝、氯化铝、硝酸镁和氯化镁，在配置溶液时控制两种金属盐同为硝酸盐或氯化盐；如上所述步骤(1)中配制可溶性铝盐和镁盐的混合溶液，控制混合溶液中的铝盐与镁盐的摩尔比为3～5:1；如上所述步骤(1)中的载体活性剂可溶性盐的金属为Ni、Cu、Mn中的一种或几种，其可溶性盐为硝酸盐、氯化盐；如上所述步骤(1)中通过控制加入沉淀液中载体活性助剂可溶性盐溶液的量，使得经焙烧后的成品载体粉末中载体活性剂按氧化物计占Al2O3-MgO质量的8wt％；如上所述步骤(2)中的第一活性助剂可溶性盐的金属为Mo、Fe、W中的一种或几种。如上所述步骤(2)中的第二活性助剂可溶性盐的金属为Co、Ce、Y、La中的一种或几种。如上所述步骤(2)中通过调节第一活性助剂和第二活性助剂的可溶性盐混合溶液的浓度，控制焙烧后的成品催化剂粉末中第一活性助剂按氧化物计占Al2O3-MgO质量的8～20wt％，第二活性助剂按氧化物计占Al2O3-MgO质量的1～5wt％。如上所述的粘结剂为凹凸棒、高岭土、膨润土中的一种或几种。如上所述的造孔剂为纤维素粉、淀粉、活性炭粉、碳酸氢铵中一种或几种。如上所述的成品催化剂粉末、粘结剂、造孔剂和水的混合物中，其中催化剂粉末占总质量的85～95wt％，粘结剂占总质量的1～5％，造孔剂占总质量的2～8wt％，水占总质量的1～5wt％。如上所述的制备的用于合成气耐硫脱氧催化剂在使用前需进行预处理，其预处理步骤为：采用氢体积含量为2～7％的氮气和氢气混合气氛下，在温度200～450℃、压力0.1～3MPa、空速1000～5000h-1还原2～10h；如上所述的用于合成气耐硫脱氧催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配制0.1～1.0mol/L的Na2CO3溶液，配置总浓度为0.1～1.0mol/L可溶性铝盐和镁盐的混合溶液，在65～75℃的温度条件下，将两溶液逐滴加入到放置于带搅拌的反应器中，通过调节Na2CO3溶液的滴加速度，控制沉淀液的PH值为6.5～7.5，沉淀结束后将浓度为0.5～1.5mol/L载体活性剂的可溶性盐溶液加入至沉淀液中，并在搅拌的条件下进行微波辐射老化，在70～80℃的条件下老化20～60min后结束，老化完成后的悬浊液交替经过滤、洗涤3～5次后，将滤饼配置成10～30wt％的料液，将料液在进风压力0.3～1.5MPa、进风温度200～250℃的条件下进行喷雾干燥，得载体前驱体粉末，将前驱体粉末于微波焙烧炉中，于400～550℃焙烧20～100min后得添加载体活性剂的成品载体粉末；(2)配制第一活性助剂和第二活性助剂的可溶性盐混合溶液，然后将步骤(1)得到的成品载体粉末加入制上述溶液中，在30～100W的超声波中进行等体积浸渍0.5～2h，然后在100～110℃干燥5～10h得干燥粉末，然后在微波炉中于400～550℃焙烧0.5～3h得成品催化剂粉末；(3)将制备的成品催化剂粉末、粘结剂、造孔剂和水混合均匀后，挤压成型，先在100～120℃干燥3～5h，然后在微波炉中于550～600℃的温度下焙烧1～5h后得耐硫脱氧催化剂样品。...

【技术特征摘要】
1.一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配制0.1～1.0mol/L的Na2CO3溶液，配置总浓度为0.1～1.0mol/L可溶性铝盐和镁盐的混合溶液，在65～75℃的温度条件下，将两溶液逐滴加入到放置于带搅拌的反应器中，通过调节Na2CO3溶液的滴加速度，控制沉淀液的PH值为6.5～7.5，沉淀结束后将浓度为0.5～1.5mol/L载体活性剂的可溶性盐溶液加入至沉淀液中，并在搅拌的条件下进行微波辐射老化，在70～80℃的条件下老化20～60min后结束，老化完成后的悬浊液交替经过滤、洗涤3～5次后，将滤饼配置成10～30wt％的料液，将料液在进风压力0.3～1.5MPa、进风温度200～250℃的条件下进行喷雾干燥，得载体前驱体粉末，将前驱体粉末于微波焙烧炉中，于400～550℃焙烧20～100min后得添加载体活性剂的成品载体粉末；(2)配制第一活性助剂和第二活性助剂的可溶性盐混合溶液，然后将步骤(1)得到的成品载体粉末加入制上述溶液中，在30～100W的超声波中进行等体积浸渍0.5～2h，然后在100～110℃干燥5～10h得干燥粉末，然后在微波炉中于400～550℃焙烧0.5～3h得成品催化剂粉末；(3)将制备的成品催化剂粉末、粘结剂、造孔剂和水混合均匀后，挤压成型，先在100～120℃干燥3～5h，然后在微波炉中于550～600℃的温度下焙烧1～5h后得耐硫脱氧催化剂样品。2.如权利要求1所述的一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的可溶性铝盐硝酸铝或氯化铝，镁盐为硝酸镁或氯化镁，在配置溶液时控制两种金属盐同为硝酸盐或氯化盐。3.如权利要求1所述的一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中配制可溶性铝盐和镁盐的混合溶液，控制混合溶液中的铝盐与镁盐的摩尔比为3～5:1。4.如权利要求1所述的一种用于合成气耐硫脱氧催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的载体活性剂可溶性盐的金属为Ni、Cu、Mn中的一种或几种，其可溶性盐为硝酸盐或氯化盐。5.如权利要求1所述的一种用于合成气...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晶晶，陈井凤，于慧芳，牛玉杰，吴伟，杨丽萍，
申请(专利权)人：江苏天东新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32