CN106378142B - 室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂及其制备方法和应用,催化剂以氧化态的钴为活性组分,以氧化锌为第一助剂,氧化铈为第二助剂,氧化态的钴、锌、铈的重量比为10~95:1~30:1~40,采用共沉淀法制备,采用氧化态的钴为活性组分,氧化态的铈和锌为助剂,制备得到的纳米钴‑锌‑铈复合金属氧化物催化剂具有海胆状微观形貌,比表面积大、颗粒粒径小、CO吸附能力强、氧空穴活性高,在室温下就可达到CO的彻底脱除(≤5ppb),同时具有较好的抗硫性能和抗水性能,稳定性好,制备工艺简单。本发明的催化剂无需还原活化,在室温至零下(‑20℃‑40℃)条件下就可将烯烃物料中的微量一氧化碳深度脱除至5ppb以下,可在石化和环保领域工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及烯烃净化和环境保护领域,尤其是涉及一种室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂及其制备和应用。
背景技术
在各种工业领域,微量一氧化碳的存在,往往对反应系统有害,需要作为杂质除去。随着聚烯烃技术的发展,高活性的聚烯烃催化剂,如茂金属催化剂、单活性中心催化剂等对毒物更加敏感。研究结果表明,在新型液相丙烯聚合工艺中,当反应系统内CO含量高于10ppb时,杂质CO开始影响催化剂活性;当CO含量高于30ppb时,微量CO变化即可导致催化剂活性迅速降低。因此,彻底脱除CO是C2-C4烯烃聚合工艺中的关键一步。目前工业上广泛使用的烯烃净化脱除CO的方法是催化氧化法,即将含有微量CO的烯烃单体物流与CO选择氧化催化剂接触,使CO转化成CO2,从而将CO脱除。现有技术所使用的催化剂主要是铜基催化剂。
US5625116公开了一种从α-烯烃和饱和烃中深度脱除CO至0.03ppm以下的方法,使用的催化剂为铜铬系催化剂。WO95/21146公开了一种含铜或铜锰催化剂,从烃类物料中同时脱除一氧化碳和砷,可在低温至40℃下将数十ppb含量的一氧化碳脱除至小于1ppb。CN101642707A和CN101462057A公开了一种双组分铜锆催化剂或含铜锆的三组分催化剂,可将含CO为0.1ppm的丙烯在气相和液相状态下脱除至30ppb以下。CN101384356A公开了一种用于CO脱除的铜锌锆氧化物吸附组合物,要求含铜组分具有至少45%且不大于75%的还原度。铜基催化剂也已经被广泛应用于工业生产,如上海化工研究院研制的脱除聚烯烃生产中原料单体及其他辅助气所含微量CO杂质的C-18催化剂;北京化工研究院开发的BR-9201催化剂。
但是铜基催化剂在使用过程中,存在以下几个问题:反应温度高(一般在90~150℃)、对液相聚合工艺不适用;室温活性低、对高CO浓度样品处理能力差;需增加还原活化等操作控制一定的还原度,投资增加、造成了装填、再生等操作上的不便。
CN104338544A公开了一种深度脱除一氧化碳的含有超强酸的复合钴氧化物催化剂,该催化剂包括Co、Mn、Sb等至少五种金属元素,可在0~70℃下将烯烃物料中CO从2ppm脱除至30ppb,但此工艺流程复杂,且在工业应用上超强酸的试剂储运及对参与反应设备有较高的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备工艺简单、易于产业化、常温即高活性的深度脱除一氧化碳的钴锌铈基催化剂及制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂,以氧化态的钴为活性组分,以氧化锌为第一助剂,氧化铈为第二助剂,氧化态的钴、锌、铈的重量比为10~95:1~30:1~40。
所述的氧化态的钴为Co3O4,氧化态的铈为CeO2,氧化态的锌呈无定型、均匀分布在表面。
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的制备方法,采用以下步骤:
(1)制备溶液:将钴盐、锌盐、铈盐溶于水中,分别配制成浓度为0.2~3mol/L盐溶液后进行混合,充分搅拌至均匀,得到混合金属盐溶液;同时配制浓度为0.2~3mol/L的碱溶液;
(2)共沉淀:将步骤(1)制得的混合金属盐溶液和碱溶液采用并流法或反加法进行混合反应,控制金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为0.5:1~2:1,反应温度40~98℃,调节沉淀的pH值为6.0~9.0,得到催化剂前驱体;
(3)老化:将步骤(2)所得的催化剂前驱体进行充分搅拌,在温度40~98℃下老化1~8小时;
(4)洗涤离心干燥:将步骤(3)所得沉淀经反复水或乙醇洗涤、离心后于80~120℃干燥8~16小时;
(5)焙烧:将步骤(4)烘干后的产物于250~650℃焙烧3~8小时,得到细小颗粒;
(6)成型:将步骤(5)得到的颗粒与粘合剂混合均匀,压片成型;
(7)对步骤(6)成型催化剂进行氧化活化处理,即得到钴-锌-铈复合金属氧化物催化剂。
所述的钴盐选自硝酸钴、乙酸钴、二氯化钴或硫酸钴中的一种或几种;
所述的锌盐包括硝酸锌和/或硫酸锌;
所述的铈盐选自硝酸铈、硫酸铈或氯化铈中的一种或几种;
所述的碱溶液选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
所述的碱溶液优选碳酸铵或碳酸钠溶液,更优选碳酸铵溶液。
步骤(2)中优选并流法进行混合反应,采用以下步骤:将混合金属盐溶液和碱溶液同时并流加入反应器中,在温度40~98℃下进行反应,调节沉淀的pH值为6.0~9.0,金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为0.5:1~2:1。
沉淀方法、反应温度和pH值对催化剂的粒径、晶相等结构性能显著影响。采用并流法制得的催化剂,形成的晶体组分均一,晶粒小,活性组分钴分散度高,与锌、铈相互作用强。
采用浓度为3~6mol/L的氨水溶液调节沉淀的pH值,所述的洗涤,可将沉淀经反复水及乙醇洗涤、离心,洗涤完全以除去杂质离子如Na+。
步骤(5)中焙烧的温度为350~600℃,焙烧时间为4~6h。
步骤(6)中的粘合剂为催化剂可用的各种粘合剂,加入量为0.2~5wt%,优选石墨。使用前可与粘合剂混合均匀,经碾压、造粒、压片成型、筛分。
步骤(7)中将成型催化剂在1~25v/v%O2/惰性气体流中,以5~10℃/min的速率升温至200~400℃后恒温,氧化1~12h。
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,在-20℃~40℃,反应压力为0.1~5MPa的条件下,使含微量CO的物料与催化剂相接触,液相空速0.1~100h-1,气相空速10~100000h-1的条件下,将物料中含量为0.02ppm~1000ppm的CO脱除至≤5ppb。
对于本发明催化剂,不经氧化的催化剂,由于催化剂组分间的协同效应和电子结构影响,已经具有一定数量稳定的Co3O4,并且夺取和释放表面晶格氧的能力强,因此已经具有较高的室温深度脱除一氧化碳的性能。为进一步增强该催化剂的室温活性,可以采用本发明所提供的氧化方法,保证所述催化剂含钴组分基本转化为四氧化三钴,活性更高。
所述含微量CO的物料为选自α-烯烃、饱和烃、苯乙烯、氢气、氮气、氧气、空气、惰性气体或它们中两种或多种的混合物,所述进料中CO的含量为0.01ppm~1000ppm,优选不超过100ppm,更优选不超过10ppm。所述的含微量CO的物料为液态烃时,反应温度为-20℃~40℃。
本发明的从物料流中深度脱除微量一氧化碳的方法特别适用于从液相烯烃中将微量一氧化碳脱除至5ppb以下。
与现有技术相比,本发明的制备得到的纳米钴-锌-铈复合金属氧化物催化剂具有海胆状微观形貌,比表面积大、颗粒粒径小、CO吸附能力强、氧空穴活性高,在室温下就可达到CO的彻底脱除(≤5ppb),同时具有较好的抗硫性能和抗水性能,稳定性好,制备工艺简单。本发明的催化剂无需还原活化,在室温至零下(-20℃-40℃)条件下就可将烯烃物料中的微量一氧化碳深度脱除至5ppb以下,可在石化和环保领域工业应用,具有以下优点:
(一)本发明催化剂脱除微量一氧化碳,不需要额外光、热、电等能源的输入,在常温和大通量的条件下高效稳定地实现一氧化碳的深度氧化脱除。
(二)使用本发明的催化剂脱除微量一氧化碳,能够使物料中微量一氧化碳的含量深度脱除至5ppb以下,具有高活性和良好的稳定性,将烯烃物流中CO对聚烯烃催化剂的影响降至最低,保证其催化剂的最佳性能。
(三)本发明催化剂,具有一定抗硫性能,对烯烃物流中的硫杂质具备脱除效果;本发明催化剂具备一定的抗水性能,在物流中含微量水情况下,仍保持高活性及良好稳定性。
附图说明
图1是实施例(Co3O4-ZnO-CeO2)、比较例1、比较例3、比较例4、催化剂的CO-TPD谱图;
图2为是实施例1制备得到的(Co3O4-ZnO-CeO2)催化剂的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
CO程序升温脱附(CO-TPD)测试方法:
CO-TPD实验采用FineSorb-3010D化学吸附仪测试催化剂样品的CO吸附性能。将0.05g催化剂于He气氛中250℃下预处理1h,在室温下置于CO(10%)-He(90%)气氛中60min确保CO吸附饱和后,氦气吹扫20min,以10℃/min的速率升温至400℃,TCD检测升温过程中CO质量分数的变化。
扫描电子显微镜(SEM)的测试方法:
采用德国Zeiss公司的Merlin Compact型扫描电子显微镜观察样品形貌。用玛瑙研钵将测试样品研磨成细粉末,再将其分散在载片上,在扫描电镜下观察样品表面形貌。
实施例1
钴锌铈基催化剂前驱体的制备
将Co、Zn、Ce金属的硝酸盐制备成一定浓度的溶液后,充分搅拌下混合均匀;硝酸盐溶液和碱溶液加入量的摩尔比为1:1.5;采用并流法或反加法将硝酸盐和碱溶液在搅拌下进行共沉淀,沉淀温度60~80℃;沉淀结束后,调节体系的pH值至6~7;将所得的催化剂前驱体在一定温度下老化,充分搅拌;取出固体产物,用一定温度的去离子水反复洗涤、离心后,置于干燥箱中空气流80~120℃干燥12h;在300~500℃下焙烧6.0小时,冷却至室温,即得钴锌铈基催化剂产品;
由图2的SEM图可以看出,纳米钴-锌-铈复合金属氧化物(Co3O4-ZnO-CeO2)催化剂具有海胆状微观形貌,表面孔隙率大,体现为比表面积大、颗粒粒径小。
比较例1
称取硝酸钴原料,将其制备成一定浓度的溶液,通过一定的沉淀方式与碱溶液在搅拌和一定温度下进行沉淀;将所得的催化剂前驱体在一定温度下老化,充分搅拌;取出固体产物,用一定温度的去离子水反复洗涤、离心后,置于干燥箱中空气流80~120℃干燥12h;在300~500℃下焙烧6.0小时,冷却至室温,得比较例1,即Co3O4样品;
比较例2
称取硝酸钴、硝酸铈原料,将其制备成一定浓度的溶液,采用与比较例1相同的沉淀方式,与碱溶液在搅拌和一定温度下进行沉淀;将所得的催化剂前驱体在一定温度下老化,充分搅拌;取出固体产物,用一定温度的去离子水反复洗涤、离心后,置于干燥箱中空气流80~120℃干燥12h;在300~500℃下焙烧6.0小时,冷却至室温,得比较例2,即Co3O4-CeO2样品;
比较例3
称取硝酸钴、硝酸锌原料,将其制备成一定浓度的溶液,采用与比较例1相同的沉淀方式,与碱溶液在搅拌和一定温度下进行沉淀;将所得的催化剂前驱体在一定温度下老化,充分搅拌;取出固体产物,用一定温度的去离子水反复洗涤、离心后,置于干燥箱中空气流80~120℃干燥12h;在300~500℃下焙烧6.0小时,冷却至室温,得比较例3,即Co3O4-ZnO样品;
比较例4
称取硝酸铜、硝酸锌、硝酸铈原料,金属盐配比与实施例1相同,将其制备成一定浓度的溶液,采用与比较例1相同的沉淀方式,与碱溶液在搅拌和一定温度下进行沉淀;将所得的催化剂前驱体在一定温度下老化,充分搅拌;取出固体产物,用一定温度的去离子水反复洗涤、离心后,置于干燥箱中空气流100~120℃干燥12h;在300~500℃下焙烧6.0小时,冷却至室温,得比较例4,即CuO-ZnO-CeO2样品;
实施例2~5
采用不同Co3O4:ZnO:CeO2配比,称取原料,以重量百分比计,具体见表1。
将Co、Zn、Ce金属的硝酸盐制备成一定浓度的溶液后,充分搅拌下混合均匀;硝酸盐溶液和碱溶液加入量的摩尔比为1:1.5;采用并流法或反加法将硝酸盐和碱溶液在搅拌下进行共沉淀,沉淀温度60~80℃;沉淀结束后,调节体系的pH值至6~7;将所得的催化剂前驱体在一定温度下老化,充分搅拌;取出固体产物,用一定温度的去离子水反复洗涤、离心后,置于干燥箱中空气流80~120℃干燥12h;在300~400℃下焙烧6.0小时,冷却至室温,即得钴锌铈基催化剂产品;
氧化活化预处理
对上述制得的催化剂(实施例1~5、比较例1~3)都经过造粒、压片、破碎过程,并筛选出60~80目的催化剂颗粒进行活化。活化采用不锈钢管固定床反应装置,对实施例制备的催化剂进行氧化活化,活化所用的工艺条件为:催化剂装填量3mL,温度为250~350℃,压力为常压,活化时间2h,氧化气为20%O2/N2,体积空速为4000h-1,得到的催化剂。
实施例6
实施例1制备的钴锌铈基催化剂,经过造粒、压片、破碎过程,并筛选出60~80目的催化剂颗粒直接进行活性测试,未经过氧化活化,标为实施例6。
对比例5
比较例1制备的钴催化剂同样经过造粒、压片、破碎过程,并筛选出60~80目的催化剂颗粒直接进行活性测试,但未经过氧化活化,标为比较例5。
从图1的CO-TPD及表1证实,随着催化剂前驱体组分的不同,催化剂样品对于CO吸附性能有很大差距,控制催化剂前驱体的组分可以提升对CO吸附催化性能。
(1)对比实施例1与比较例1~3,仅添加Zn、Ce,催化剂对CO吸附能力有所下降,对CO催化活性减弱,表明Co为主要活性组分;
(2)对比实施例1与比较例4,以Co及Cu作为活性组分,催化剂活性差异显著;
(3)对比实施例1与实施例2~5,Co、Zn、Ce添加组分比例不同,催化剂差异明显;
(4)对比实施例1与实施例6(比较例2与比较例5),未经过氧化活化的催化剂活性明显降低;
实施例7
用实施例1~6、比较例1~5的催化剂,分别进行液相丙烯中微量一氧化碳的脱除实验。在固定床连续流动管式反应器中进行催化剂的评价,考评所用的工艺条件为:催化剂装填量为3mL,反应温度为30℃,反应压力为3MPa,原料为含10ppm CO的液相丙烯,液相空速为8.0h-1。产物经过减压后,采用氦离子检测器GC9560在线分析,测试结果列于表1。
表1不同催化剂的一氧化碳脱除实验评价结果
实施例8
对实施例1进行室温深度脱除烃中微量一氧化碳的稳定性考察
采用不锈钢管固定床反应器,对实施例6的催化剂进行一氧化碳脱除稳定性考察,工艺条件为:催化剂装填量为3mL,反应温度为30℃,反应压力为3MPa,原料为含20ppm CO的液相丙烯,液相空速为8.0h-1。产物经过减压后,采用氦离子检测器GC9560在线分析。CO脱除深度可低至≤5ppb,并连续运行4800min,催化剂稳定性良好,无明显失活现象。
实施例9
对实施例1进行室温深度脱除CO催化剂的抗硫考察。
采用不锈钢管固定床反应器,对实施例6的催化剂进行一氧化碳脱除稳定性考察,工艺条件为:催化剂装填量为3mL,反应温度为30℃,反应压力为3MPa,原料为含20ppm CO、10ppm H2S的液相丙烯,液相空速为8.0h-1。产物经过减压后,采用氦离子检测器GC9560在线分析。CO脱除深度可低至≤5ppb,并连续运行3000min,催化剂稳定性良好,无明显失活现象。
实施例10
对实施例1进行室温深度脱除CO催化剂的抗水考察。
采用不锈钢管固定床反应器,对实施例6的催化剂进行一氧化碳脱除稳定性考察,工艺条件为:催化剂装填量为3mL,反应温度为30℃,反应压力为3MPa,原料为含20ppm CO、10ppm H2O的液相丙烯,液相空速为8.0h-1。产物经过减压后,采用氦离子检测器GC9560在线分析。CO脱除深度可低至≤5ppb,并连续运行1500min,催化剂稳定性良好,无明显失活现象。
实施例11
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂,以氧化态的钴为活性组分,以氧化锌为第一助剂,氧化铈为第二助剂,氧化态的钴、锌、铈的重量比为10:1:1。其中,氧化态的钴为Co3O4,氧化态的铈为CeO2,氧化态的锌呈无定型、均匀分布在表面。
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的制备方法,采用以下步骤:
(1)制备溶液:将硝酸钴、硝酸锌、硝酸铈溶于水中,分别配制成浓度为0.2mol/L盐溶液后进行混合,充分搅拌至均匀,得到混合金属盐溶液;同时配制浓度为0.2mol/L的碳酸钠碱溶液;
(2)共沉淀:将步骤(1)制得的混合金属盐溶液和碱溶液采用并流法进行混合,将混合金属盐溶液和碱溶液同时并流加入反应器中,在温度40℃下进行反应,调节沉淀的pH值为6.0,金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为0.5:1,反应温度40℃,浓度为3mol/L的氨水溶液调节沉淀的pH值为6.0,得到催化剂前驱体;
(3)老化:将步骤(2)所得的催化剂前驱体进行充分搅拌,在温度40℃下老化8小时;
(4)洗涤离心干燥:将步骤(3)所得沉淀经反复水或乙醇洗涤、离心后于80℃干燥16小时;
(5)焙烧:将步骤(4)烘干后的产物于250℃焙烧8小时,得到细小颗粒;
(6)成型:将步骤(5)得到的颗粒与石墨粘合剂混合均匀,粘合剂加入量为0.2wt%,压片成型;
(7)对步骤(6)成型催化剂进行氧化活化处理,将成型催化剂在1v/v%O2/惰性气体流中,以5℃/min的速率升温至200℃后恒温,氧化12h,即得到钴-锌-铈复合金属氧化物催化剂。
在-20℃,反应压力为0.1MPa的条件下,使含微量CO的物料与催化剂相接触,液相空速0.1h-1,气相空速10h-1的条件下,将物料中含量为0.02ppm的CO脱除至≤5ppb。
实施例12
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂,以氧化态的钴为活性组分,以氧化锌为第一助剂,氧化铈为第二助剂,氧化态的钴、锌、铈的重量比为50:20:30。其中,氧化态的钴为Co3O4,氧化态的铈为CeO2,氧化态的锌呈无定型、均匀分布在表面。
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的制备方法采用以下步骤:
(1)制备溶液:将乙酸钴、硫酸锌、氯化铈溶于水中,分别配制成浓度为2mol/L盐溶液后进行混合,充分搅拌至均匀,得到混合金属盐溶液;同时配制浓度为2mol/L的碳酸铵碱溶液;
(2)共沉淀:将步骤(1)制得的混合金属盐溶液和碱溶液采用并流法进行混合反应,将混合金属盐溶液和碱溶液同时并流加入反应器中,在温度70℃下进行反应,采用浓度为4mol/L的氨水溶液调节沉淀的pH值为8.0,金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为1:1,得到催化剂前驱体;
(3)老化:将步骤(2)所得的催化剂前驱体进行充分搅拌,在温度60℃下老化6小时;
(4)洗涤离心干燥:将步骤(3)所得沉淀经反复水或乙醇洗涤、离心后于100℃干燥10小时;
(5)焙烧:将步骤(4)烘干后的产物于600℃焙烧4小时,得到细小颗粒;
(6)成型:将步骤(5)得到的颗粒与粘合剂混合均匀,粘合剂的加入量为2wt%,压片成型;
(7)对步骤(6)成型催化剂进行氧化活化处理,将成型催化剂在,1v/v%O2/惰性气体流中,以8℃/min的速率升温至300℃后恒温,氧化6h,即得到钴-锌-铈复合金属氧化物催化剂。
在0℃,反应压力为3MPa的条件下,使含微量CO的物料与催化剂相接触,液相空速50h-1,气相空速1000h-1的条件下,将物料中含量为200ppm的CO脱除至≤5ppb。
实施例13
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂,以氧化态的钴为活性组分,以氧化锌为第一助剂,氧化铈为第二助剂,氧化态的钴、锌、铈的重量比为95:30:40。氧化态的钴为Co3O4,氧化态的铈为CeO2,氧化态的锌呈无定型、均匀分布在表面。
室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的制备方法,采用以下步骤:
(1)制备溶液:将二氯化钴、硝酸锌、氯化铈溶于水中,分别配制成浓度为3mol/L盐溶液后进行混合,充分搅拌至均匀,得到混合金属盐溶液;同时配制浓度为3mol/L的碳酸钠溶液碱溶液;
(2)共沉淀:将步骤(1)制得的混合金属盐溶液和碱溶液采用反加法进行混合反应,控制金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为2:1,反应温度98℃,浓度为6mol/L的氨水溶液调节沉淀的pH值为9.0,得到催化剂前驱体;
(3)老化:将步骤(2)所得的催化剂前驱体进行充分搅拌,在温度98℃下老化1小时;
(4)洗涤离心干燥:将步骤(3)所得沉淀经反复水或乙醇洗涤、离心后于120℃干燥8小时;
(5)焙烧:将步骤(4)烘干后的产物于650℃焙烧3小时,得到细小颗粒;
(6)成型:将步骤(5)得到的颗粒与粘合剂混合均匀,粘合剂加入量为5wt%,压片成型;
(7)对步骤(6)成型催化剂进行氧化活化处理,将成型催化剂在25v/v%O2/惰性气体流中,以10℃/min的速率升温至400℃后恒温,氧化1h即得到钴-锌-铈复合金属氧化物催化剂。
在40℃,反应压力为5MPa的条件下,使含微量CO的物料与催化剂相接触,液相空速100h-1,气相空速100000h-1的条件下,将物料中含量为1000ppm的CO脱除至≤5ppb。
Claims (11)
1.室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,在-20℃ ~ 40℃,反应压力为0.1 ~ 5MPa的条件下,使含微量CO的物料与催化剂相接触,液相空速0.1 ~ 100h-1,气相空速10 ~ 100000h-1的条件下,将物料中含量为0.02ppm ~ 1000ppm的CO脱除至≤5ppb;所述催化剂以氧化态的钴为活性组分,以氧化锌为第一助剂,氧化铈为第二助剂,氧化态的钴、锌、铈的重量比为10 ~ 95:1 ~ 30:1 ~ 40。
2.根据权利要求1所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,所述的氧化态的钴为Co3O4,氧化态的铈为CeO2,氧化态的锌呈无定型、均匀分布在表面。
3.根据权利要求1所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,所述催化剂采用以下步骤制备得到:
(1)制备溶液:将钴盐、锌盐、铈盐溶于水中,分别配制成浓度为0.2 ~ 3mol/L盐溶液后进行混合,充分搅拌至均匀,得到混合金属盐溶液;同时配制浓度为0.2 ~ 3mol/L的碱溶液;
(2)共沉淀:将步骤(1)制得的混合金属盐溶液和碱溶液采用并流法或反加法进行混合反应,控制金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为0.5:1 ~ 2:1,反应温度40 ~98℃,调节沉淀的pH值为6.0 ~ 9.0,得到催化剂前驱体;
(3)老化:将步骤(2)所得的催化剂前驱体进行充分搅拌,在温度40 ~ 98℃下老化1 ~8小时;
(4)洗涤离心干燥:将步骤(3)所得沉淀经反复水或乙醇洗涤、离心后于80 ~ 120℃干燥8 ~ 16小时;
(5)焙烧:将步骤(4)烘干后的产物于250 ~ 650℃焙烧3 ~ 8小时,得到细小颗粒;
(6)成型:将步骤(5)得到的颗粒与粘合剂混合均匀,压片成型;
(7)对步骤(6)成型催化剂进行氧化活化处理,即得到钴-锌-铈复合金属氧化物催化剂。
4.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,
所述的钴盐选自硝酸钴、乙酸钴、二氯化钴或硫酸钴中的一种或几种;
所述的锌盐包括硝酸锌和/或硫酸锌;
所述的铈盐选自硝酸铈、硫酸铈或氯化铈中的一种或几种;
所述的碱溶液选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、碳酸铵或碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,所述的碱溶液为碳酸铵或碳酸钠溶液。
6.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,所述的碱溶液为碳酸铵溶液。
7.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,步骤(2)采用并流法进行混合反应,采用以下步骤:将混合金属盐溶液和碱溶液同时并流加入反应器中,在温度40 ~ 98℃下进行反应,调节沉淀的pH值为6.0 ~ 9.0,金属盐溶液中的金属和碱溶液中的碱的摩尔比为0.5:1 ~ 2:1。
8.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,采用浓度为3 ~ 6mol/L的氨水溶液调节沉淀的pH值。
9.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,
步骤(5)中焙烧的温度为350 ~ 600℃,焙烧时间为4 ~ 6h,
步骤(6)中的粘合剂为用于催化剂中的各种粘合剂,加入量为0.2 ~ 5wt%。
10.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,步骤(6)中的粘合剂为石墨。
11.根据权利要求3所述的室温深度净化脱除烯烃物流杂质的催化剂的应用,其特征在于,步骤(7)中将成型催化剂在1 ~ 25v/v% O2/惰性气体流中,以5 ~ 10℃/min的速率升温至200 ~ 400℃后恒温,氧化1 ~ 12h。
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