O-846型合成气低温脱氧催化剂的性能研究

徐 卫，刘振峰，杜霞茹，侯 蕾，史晓斌

(大连凯特利催化工程技术有限公司，辽宁 大连 116085)



化肥工业与催化

O-846型合成气低温脱氧催化剂的性能研究

徐 卫，刘振峰*，杜霞茹，侯 蕾，史晓斌

(大连凯特利催化工程技术有限公司，辽宁 大连 116085)

开发了一种用于合成气的O-846型低温脱氧催化剂，该催化剂以氧化铝为载体，以贵金属Pd为主活性组分，采用浸渍工艺制备，使用前无需活化。在贵金属和多种非贵金属氧化物助剂协同催化作用下，于空速3 500 h-1、反应压力0.5 MPa和反应温度63 ℃条件下，将合成气中体积分数为0.2%的O2脱至0.5×10-6以下。1 032 h寿命试验结果表明，O-846型合成气低温脱氧催化剂的活性及稳定性良好，具有工业应用前景。

化肥工程技术；O-846型合成气低温脱氧催化剂；脱氧活性；活性温度

合成气的主要成分为H2和CO，由煤、石油、天然气、焦炉煤气以及炼厂气等含碳物质转化而得。合成气用途广泛，廉价清洁，是实现绿色化工、合成液体燃料和优质冶金产品的基础，但其中少量O2的存在会使催化剂中毒，需将其净化脱除。但受原料CO气体在催化活性中心强吸附的影响，较低温度下难于达到理想的脱氧效果。本文对大连凯特利催化工程技术有限公司研制的O-846型合成气低温脱氧催化剂性能进行研究。

1 实验部分

1.1 催化剂制备

以市售的球状氧化铝为载体，采用传统浸渍工艺制备以贵金属Pd为主活性组分的O-846型合成气低温脱氧催化剂，使用前无需预还原。

1.2 催化剂活性评价

催化剂活性评价采用固定床反应器，反应器为φ16 mm不锈钢管，催化剂粒度φ(3～4) mm，装填量10 mL。

合成气和尾气中的O2含量使用GPR1200微量氧分仪进行在线检测，最小检测量为0.1×10-6。以活性温度表示催化剂的脱氧活性，即出口O2含量小于0.5×10-6时所需的最低反应温度。

2 结果与讨论

2.1 O2含量

在反应压力0.5 MPa和空速3 500 h-1条件下，通入φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成气，考察O2含量对O-846型合成气低温脱氧催化剂脱氧活性的影响，结果如图1所示。

图 1 O2含量对O-846型合成气低温脱氧催化剂活性的影响Figure 1 Influence of oxygen contents on the activity of O-846 catalyst for oxygen removal of syngas at low temperatures

从图1可以看出，O2含量对O-846型合成气低温脱氧催化剂活性的影响较大，H2合成气中的O2含量越低，O-846型合成气低温脱氧催化剂活性温度越低。

2.2 CO含量

在反应压力0.5 MPa和空速3 500 h-1条件下，通入φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成气，考察CO含量对O-846型合成气低温脱氧催化剂活性温度的影响，结果如图2所示。 从图2可以看出，H2合成气中的φ(CO)>3%时，O-846型合成气低温脱氧催化剂活性温度较低，因此，O-846型合成气低温脱氧催化剂适宜在φ(CO)>3%的气源中脱氧。

图 2 CO含量对O-846型合成气低温脱氧催化剂活性的影响Figure 2 Influence of CO contents on the activity of O-846 catalyst for oxygen removal of syngas at low temperatures

2.3 开停工冲击的影响

在工业操作过程中，各种原因造成的开停工在所难免，紧急停工过程中的泄压和降温均可能对催化剂造成一定的影响。

在反应压力0.5 MPa和空速3 500 h-1条件下，通入φ(O2)=0.2%和φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成气，新鲜催化剂从室温开始升温，达到活性温度时停工并降至常压，然后重新开车考察活性温度的变化，结果如表1所示。

表 1 开停工对O-846型合成气低温脱氧催化剂活性的影响

从表1可以看出，新鲜催化剂经历一次停工后再次开车，活性有所提高，这是由于在还原性气氛中，升温反应的同时能将催化组分进一步还原活化，且经历3次开停工的冲击也未造成活性的衰减，活性温度保持46.3 ℃，表明O-846型合成气低温脱氧催化剂性能稳定，现场突发事件引起的紧急开停工对活性影响不大，具有较好的适应能力。

2.4 催化剂稳定性

在反应压力0.5 MPa、反应温度63 ℃和空速3 500 h-1条件下，通入组成为φ(O2)=0.2%和φ(CO)=40%和φ(CO2)=6%的H2合成气进行1 032 h寿命实验，结果见图3。

图 3 O-846型合成气低温脱氧催化剂的稳定性Figure 3 Stability of O-846 catalyst for oxygen removal of syngas at low temperatures

由图3可见，O-846型合成气低温脱氧催化剂连续运行1 032 h，出口O2含量始终小于0.3×10-6，表明O-846型合成气低温脱氧催化剂脱氧性能稳定，具有工业应用前景。

对新鲜催化剂和使用1 032 h后的催化剂进行比表面积、孔容及强度的测定，结果见表2。

表 2 O-846型合成气低温脱氧催化剂使用前后的物化性能

从表2可以看出，O-846型合成气低温脱氧催化剂使用1 032 h后，比表面积、孔容及强度与新鲜催化剂相比，差异较小。

试验结束后卸出的O-846型合成气低温脱氧催化剂无粉化和破碎现象，表明O-846型合成气低温脱氧催化剂具有稳定的结构。

3 结 论

(1) O-846型合成气脱氧催化剂在较低温度下具有良好的脱氧活性，在反应压力0.5 MPa、反应温度63 ℃和空速3 500 h-1条件下，通入φ(CO)=40%、φ(O2)=0.2%和φ(CO2)=6.0%的H2合成气，出口O2含量小于0.5×10-6。

(2) O-846型合成气低温脱氧催化剂的稳定性良好，在累计运行1 032 h后，出口O2含量小于0.3×10-6，具有工业应用前景。

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Development of O-846 deoxidation catalyst for syngas at low temperature

XuWei,LiuZhenfeng*,DuXiaru,HouLei,ShiXiaobin

(Dalian Catalytic Engineering Technology Co.,Ltd.,Dalian 116085,Liaoning,China)

O-846 catalyst for removing oxygen from synthesis gas at low temperature was developed.Using γ-Al2O3as the carrier and noble metal Pd as the main active component,the catalyst was prepared by the impregnation process.It did not need activating before use.The catalyst was suitable for efficient removal of O2from syngas by synergistic catalysis among a small amount of Pd and a variety of non-noble metals.Under the condition of space velocity 3500 h-1,reaction pressure 0.5 MPa and reaction temperature 63 ℃,oxygen contents of the syngas was decreased from 0.2%(volumetric fraction) to less than 0.5×10-6(V/V).The results of stability test for 1 032 h indicated that O-846 catalyst possessed good activity and stability,and could be applied in the commercial scale.

fertilizer engineering technology；O-846 low temperature syngas deoxidation catalyst;deoxidation activity;activity temperature

TQ426.94;O643.36 Document code: A Article ID: 1008-1143(2016)10-0074-03

2016-06-22；

2016-08-26

徐 卫，1969年生，女，辽宁省大连市人，高级工程师，主要从事工业气体净化及相关催化剂的开发研究。

刘振峰，硕士，高级工程师。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.013

TQ426.94;O643.36

A

1008-1143(2016)10-0074-03

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.10.013