CN117772211B - 一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺 - Google Patents
一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117772211B CN117772211B CN202410210956.8A CN202410210956A CN117772211B CN 117772211 B CN117772211 B CN 117772211B CN 202410210956 A CN202410210956 A CN 202410210956A CN 117772211 B CN117772211 B CN 117772211B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microfluidic
- temperature
- dissolved oxygen
- water
- gel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 45
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 119
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 32
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 28
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 17
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 42
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 42
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 6
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000009991 scouring Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于电厂用水品质提升的技术领域，涉及一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺。将凝胶型二氧化硅依次进行浸泡处理和加热煮沸处理，再加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙，使凝胶型二氧化硅充分吸附，然后收集固体材料并加热至400~500℃煅烧处理，机械分散、过筛，即得颗粒催化剂。本发明通过制备的颗粒催化剂与微流控管式反应器的配合，能够实现较低温度下除盐水高效稳定的加氢除氧过程，不仅可提供高品质的给水，同时可降低设备运行故障率。
Description
技术领域
本发明属于电厂用水品质提升的技术领域，涉及一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着火电机组运行年限的不断增长，机组面临不断老化，性能下降的问题，因此对水汽品质提出了更高的要求，特别是非采用给水加氧运行方式的锅炉，需要更低的给水含氧量，以保障机组稳定运行和延长机组寿命的目的。当前联氨的购买受到越来越多的限制，通常选择热力除氧作为给水除氧的主要方式，但热力除氧一方面是除氧效率降低，需要将水加热到一定温度时才能发挥一定的作用，当流速加快时，水流升温速率较低，影响换热效果，且随着时间的增长。同时发电企业一般采用蒸汽在生水加热器中对除盐水进行加热，当蒸汽流量不稳定或水流量较大时，容易造成设备大幅振动等影响安全生产的问题。
除盐水的加氢除氧工艺是一种利用固体催化剂使得除盐水中的溶解氧与氢气反应后，形成水分子后从而降低除盐水中的溶解氧含量，一方面氢气与氧气反应过程十分彻底且十分迅速，使得处理效率大幅增加，且除盐水含量能够降低到更低，另一方面氢气在水中的溶解度更低，使得在经过加氢除氧反应后，除盐水中总溶解气体含量会更低，获得更高的除盐水品质。从而更好的保证机组的水汽品质。然而，据发明人研究了解，除盐水的加氢除氧工艺能耗高、过程不稳定、安全性较低、氢气利用率较低，限制其在现场中的应用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，本发明通过制备的颗粒催化剂与微流控管式反应器的配合，能够实现较低温度下除盐水高效稳定的加氢除氧过程，不仅可提供高品质的给水，同时可降低设备运行故障率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种颗粒催化剂，其制备方法为：将凝胶型二氧化硅依次进行浸泡处理和加热煮沸处理，再加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙，使凝胶型二氧化硅充分吸附，然后收集固体材料并加热至400~500 ℃煅烧处理，机械分散、过筛，即得；其中，硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙的质量比为(0.5~0.8): (1~1.2): (1.5~1.8)，硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙的总质量与凝胶型二氧化硅的质量比为1: (50~60)。
本发明采用凝胶型二氧化硅作为载体，具有较多的多孔纳米结构，通过浸泡和加热煮沸处理能够使其充分分散，能够将铜、镍、钙等活性成分充分吸附在多孔结构内，然后通过400~500 ℃煅烧处理、机械分散、过筛形成颗粒状的催化剂，煅烧过程中硝酸盐的分解温度较低，且反应过程中能够避免与二氧化硅的反应，因此本发明采用硝酸盐添加催化活性成分。
本发明制备的颗粒催化剂，为复合型活性位点催化剂，可在低温下的水环境中催化氢气和氧气的反应，在保持水体不沸腾的情况下，可以将水体中的溶解氧与加入的氢气进行催化反应形成水分子，从而达到深度除氧的过程。催化剂不仅催化效率高，可在短时间内催化水中溶解性氢气和氧气的反应，生成水分子从而降低水中溶解氧的含量。并且催化剂性质稳定，在继承凝胶型二氧化硅颗粒优异的比表面积的基础上，活性位点可长时间不失活，从而避免了因催化剂失活而形成二次污染。
另外，研究表明，本发明制备的颗粒催化剂与微流控管式反应器（简称微反应器）的配合，实现对除盐水高稳定性、高效率的除氧。
另一方面，一种微流控反应器件，包括微流控管式反应器，所述微流控管式反应器的孔道内填装上述颗粒催化剂，孔道的出口设置金属网封堵。
本发明在反应管的出口设置金属网能够避免催化剂泄露。由于除盐水中盐类杂质极少，催化氢气还原氧气的过程也不会产生固体杂质，因此在除氧过程中，能够保持颗粒催化剂的比表面积，不存在堵塞的问题，保证器件的长期运行。同时，将该器件用于催化除盐水加氢除氧，以满足电力行业对除盐水水质的要求，除氧效率高，工艺过程温度低，并且反应均在微尺度领域，因此氢气使用过程安全性大幅提高，同时由于反应过程精准可控，可避免过热等因素对催化剂活性的影响，从而更加保障了催化剂在使用过程中的长期稳定性。
第三方面，一种溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，将上述微流控反应器件置于90~95℃的水浴中，然后向所述微流控反应器件内通入除盐水和氢气进行催化氢气还原氧气的反应。
本发明通过将颗粒催化剂与微流控管式反应器构成微尺度级别的固定床反应器，当氢气与除盐水混合后进入固定床反应器时，在较低的温度下氢气和氧气即可高速转化为水分子，快速降低除盐水的溶解氧含量，并且残留的氢气在反应温度下快速从水中分离，使得除盐水中总溶解性气体含量维持在极低水平，提升了除盐水水质，保护了机组安全稳定运行。
本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的颗粒催化剂比表面积较大、稳定性强，不会因长时间应用而失活，同时具有优异的机械强度，不会因水流冲刷而碎裂。
（2）本发明提供的颗粒催化剂的催化性能优异，可在水沸点之下快速催化氢气和氧气的反应，实现低温下深度除氧，从而大幅节约蒸汽能源。
（3）本发明提供的微流控反应器件能够将反应控制在微尺度，氢气与水中的溶解氧在微尺度下反应，实现安全用氢，反应过程安全。
（4）本发明提供的加氢除氧工艺反应过程精确可控，可有效控制反应过程中的放热情况，避免局部过热和保护催化剂的正常使用。
（5）本发明提供的加氢除氧工艺规模可控，可根据处理要求，灵活控制微反应器装置投入反应的数量，便于控制处理过程。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中加氢除氧的流程图；
其中，1.微反应器，2.氢气，3.除盐水，4.气水分离器，5.除盐水收集装置，6.恒温水浴，7.回收氢气，8.除氧后除盐水。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明所述的除盐水是指二级除盐水，指经过反渗透和深度除盐后获得的除盐水。
鉴于现有加氢除氧工艺存在能耗高、稳定性差、安全性低、氢气利用率低等问题，本发明提出了一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种颗粒催化剂，其制备方法为：将凝胶型二氧化硅依次进行浸泡处理和加热煮沸处理，再加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙，使凝胶型二氧化硅充分吸附，然后收集固体材料并加热至400~500 ℃煅烧处理，机械分散、过筛，即得；其中，硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙的质量比为(0.5~0.8): (1~1.2): (1.5~1.8)，硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙的总质量与凝胶型二氧化硅的质量比为1: (50~60)。
在一些实施例中，凝胶型二氧化硅的粒径为0.5~2μm。
在一些实施例中，浸泡处理的过程为：常温浸泡22~26 h。本发明所述的常温为20~25℃。
在一些实施例中，使凝胶型二氧化硅充分吸附的方式为搅拌10~14 h。
在一些实施例中，充分吸附后，进行过滤脱水，再进行干燥，然后进行煅烧处理。避免直接煅烧，防止水分过多蒸发速率较快破坏凝胶型二氧化硅的结构。具体地，干燥温度为115~125℃。干燥时间为10~14 h。
在一些实施例中，煅烧时间为2~4 h。
在一些实施例中，过筛采用筛网的筛孔最大孔径为2.5μm。
本发明的另一种实施方式，提供了一种微流控反应器件，包括微流控管式反应器，所述微流控管式反应器的孔道内填装上述颗粒催化剂，孔道的出口设置金属网封堵。
在一些实施例中，将所述颗粒催化剂填装至微流控管式反应器的孔道内采用的方式为负压吸入。避免加压通入时，压力过高损坏反应器结构。
在一些实施例中，微流控管式反应器的孔道尺寸为20~40μm。
本发明的第三种实施方式，提供了一种溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，将上述微流控反应器件置于90~95℃的水浴中，然后向所述微流控反应器件内通入除盐水和氢气进行催化氢气还原氧气的反应。
在一些实施例中，除盐水在所述微流控反应器件的停留时间为1~1.5 min。
在一些实施例中，反应后进行气水分离，分离的未反应的氢气通入至所述微流控反应器件内进行反应。具体地，气水分离中采用气水分离器中的填料为拉西环。所述拉西环为陶瓷质，比表面积为200~300 m2/m3，填装高度不低于50cm。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
（1）将粒径分布为0.5~2μm凝胶型二氧化硅放入水中进行浸泡，常温浸泡24h后，再加热煮沸维持1h，冷却后依次加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙质量比为0.5：1.2：1.5，硝酸盐与二氧化硅的质量比为1：50，继续搅拌12h，而后采用过滤的方式进行脱水，脱水后采用烘箱进行烘干，烘干时间为12h，烘干温度为120℃。将烘干后的二氧化硅转入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为450℃，煅烧2.5h，自然冷却后进行机械振动分散，过筛后获得催化剂。
（2）将催化剂采用负压吸入的方式，吸入孔道尺寸为25μm微反应器1的孔道中，而后在微反应器1的出口处增加铁网进行封堵，避免催化剂泄露，而后将微反应器1放入恒温水浴6中进行控温。
（3）将微反应器1整体放入恒温水浴6中，以华能嘉祥电厂的二级除盐水为处理对象，除盐水3由微反应器1水入口通入，氢气2由氢气入口通入，气体和水体经过混合反应后，导入气水分离器4（比表面积为240~260m2/m3拉西环作为填料，填料高度为60 cm）中，未反应的回收氢气7并入氢气入口，除盐水3在微反应器1中的停留时间为1min，恒温水浴6控制温度为95℃，分离后的除氧后除盐水8导入除盐水收集装置5中，如图1所示。
对除盐水的溶解氧、电导率等指标进行检测，结果如表1所示。
表1对除盐水的各指标的检测结果
实施例2
（1）将粒径分布为0.5-2μm凝胶型二氧化硅放入水中进行浸泡，常温浸泡24h后，再加热煮沸维持1h，冷却后依次加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙质量比为0.8：1.2：1.8，硝酸盐与二氧化硅的质量比为1：60，继续搅拌12h，而后采用过滤的方式进行脱水，脱水后采用烘箱进行烘干，烘干时间为12h，烘干温度为120℃。将烘干后的二氧化硅转入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为450℃，煅烧时间为3.5h，自然冷却后进行机械振动分散，过筛后获得催化剂。
（2）将催化剂采用负压吸入的方式，吸入孔道尺寸在20μm微反应器1的孔道中，而后在微反应器1的出口处增加铁网进行封堵，避免催化剂泄露，而后将微反应器1放入恒温水浴6中进行控温。
（3）将微反应器1整体放入恒温水浴6中，以华电邹县电厂的二级除盐水为处理对象，除盐水3由微反应器1水入口通入，氢气2由氢气入口通入，气体和水体经过混合反应后，导入气水分离器4（比表面积为220-250m2/m3拉西环作为填料，填料高度为60 cm）中，未反应的回收氢气7并入氢气入口，除盐水3在微反应器1中的停留时间为1.5min，恒温水浴6控制温度为90℃，分离后的除氧后除盐水8导入除盐水收集装置5中，如图1所示。
对除盐水的溶解氧、电导率等指标进行检测，结果如表2所示。
表2对除盐水的各指标的检测结果
实施例3
（1）将粒径分布为0.5-2μm凝胶型二氧化硅放入水中进行浸泡，常温浸泡24h后，再加热煮沸维持1h，冷却后依次加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙质量比为0.6：1.1：1.7，硝酸盐与二氧化硅的质量比为1：55，继续搅拌12h，而后采用过滤的方式进行脱水，脱水后采用烘箱进行烘干，烘干时间为12h，烘干温度为120℃。将烘干后的二氧化硅转入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为450℃，煅烧3h，自然冷却后进行机械振动分散，过筛后获得催化剂。
（2）将催化剂采用负压吸入的方式，吸入孔道尺寸在35μm微反应器1的孔道中，而后在微反应器1的出口处增加铁网进行封堵，避免催化剂泄露，而后将微反应器1放入恒温水浴6中进行控温。
（3）将微反应器1整体放入恒温水浴6中，以国家能源聊城电厂的二级除盐水为处理对象，除盐水3由微反应器1水入口通入，氢气2由氢气入口通入，气体和水体经过混合反应后，导入气水分离器4（比表面积为250-280m2/m3拉西环作为填料，填料高度为55 cm）中，未反应的回收氢气7并入氢气入口，除盐水3在微反应器1中的停留时间为1.2min，恒温水浴6控制温度为93℃，分离后的除氧后除盐水8导入除盐水收集装置5中，如图1所示。
对除盐水的溶解氧、电导率等指标进行检测，结果如表3所示。
表3对除盐水的各指标的检测结果
实施例4
（1）将粒径分布为0.5-2μm凝胶型二氧化硅放入水中进行浸泡，常温浸泡24h后，再加热煮沸维持1h，冷却后依次加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙质量比为0.7：1.2：1.8，硝酸盐与二氧化硅的质量比为1：60，继续搅拌12h，而后采用过滤的方式进行脱水，脱水后采用烘箱进行烘干，烘干时间为12h，烘干温度为120℃。将烘干后的二氧化硅转入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为450℃，煅烧时间为4h，自然冷却后进行机械振动分散，过筛后获得催化剂。
（2）将催化剂采用负压吸入的方式，吸入孔道尺寸在40μm微反应器1的孔道中，而后在微反应器1的出口处增加铁网进行封堵，避免催化剂泄露，而后将微反应器1放入恒温水浴6中进行控温。
（3）将微反应器1整体放入恒温水浴6中，以大唐临清电厂的二级除盐水为处理对象，除盐水3由微反应器1水入口通入，氢气2由氢气入口通入，气体和水体经过混合反应后，导入气水分离器4（比表面积为260-290m2/m3拉西环作为填料，填料高度为50 cm）中，未反应的回收氢气7并入氢气入口，除盐水3在微反应器1中的停留时间为1.5min，恒温水浴6控制温度为95℃，分离后的除氧后除盐水8导入除盐水收集装置5中，如图1所示。
对除盐水的溶解氧、电导率等指标进行检测，结果如表4所示。
表4对除盐水的各指标的检测结果
经过实施例1~4的各指标检测结果表明，本发明提供的颗粒催化剂配合微反应器1进行的加氢除氧工艺，能够大大降低除盐中的氧气，且能够持续、稳定的运行100天，且运行100天后，除氧性能基本保持不变。
本发明主要通过构建基于具有催化作用的微流控反应单元，用于电厂二级除盐水的加氢深度除氧。可在短时间内实现将除盐水中的溶解氧通过在低温下与氢气实现催化反应后去除，并且加氢除氧过程采用微反应器1进行控制，不仅能保障氢气分子和氧气分子反应充分，可精确控制反应过程，显著缩短反应时间，大幅提升用氢安全，同时反应规模可控，使得反应控制在微尺度进行，十分利于控制反应温度并且大幅提升反应过程的安全性，从而进一步保障了催化剂的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，将微流控反应器件置于90~95℃的水浴中，然后向所述微流控反应器件内通入除盐水和氢气进行催化氢气还原氧气的反应；
所述微流控反应器件包括微流控管式反应器，所述微流控管式反应器的孔道内填装颗粒催化剂，孔道的出口设置金属网封堵；
所述颗粒催化剂，其制备方法为：将凝胶型二氧化硅依次进行浸泡处理和加热煮沸处理，再加入硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙，使凝胶型二氧化硅充分吸附，然后收集固体材料并加热至400~500 ℃煅烧处理，机械分散、过筛，即得；其中，硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙的质量比为(0.5~0.8): (1~1.2): (1.5~1.8)，硝酸铜、硝酸镍、硝酸钙的总质量与凝胶型二氧化硅的质量比为1: (50~60)。
2.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，所述凝胶型二氧化硅的粒径为0.5~2μm；
或，浸泡处理的过程为：常温浸泡22~26 h。
3.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，使凝胶型二氧化硅充分吸附的方式为搅拌10~14 h；
或，煅烧时间为2~4 h；
或，过筛采用筛网的筛孔最大孔径为2.5 μm。
4.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，充分吸附后，进行过滤脱水，再进行干燥，然后进行煅烧处理。
5.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，将所述颗粒催化剂填装至微流控管式反应器的孔道内采用的方式为负压吸入。
6.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，微流控管式反应器的孔道尺寸为20~40 μm。
7.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，除盐水在所述微流控反应器件的停留时间为1~1.5 min。
8.如权利要求1所述的溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺，其特征是，反应后进行气水分离，分离的未反应的氢气通入至所述微流控反应器件内进行反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410210956.8A CN117772211B (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410210956.8A CN117772211B (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117772211A CN117772211A (zh) | 2024-03-29 |
| CN117772211B true CN117772211B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=90396648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410210956.8A Active CN117772211B (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117772211B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1070930A (en) * | 1963-05-14 | 1967-06-07 | Mobil Oil Corp | Fluidisable catalysts and method for their preparation |
| CN103596671A (zh) * | 2011-04-11 | 2014-02-19 | 沙特阿拉伯石油公司 | 金属负载的二氧化硅基催化膜反应器组件 |
| CN103977804A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-13 | 南京理工大学 | 一种Ni-Cu双金属催化剂、制备及应用 |
| CN110548510A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-10 | 冷水江三A新材料科技有限公司 | 一种流化床酯加氢Cu/SiO2微球催化剂及其制备方法、应用 |
| CN112547073A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-26 | 川化集团有限责任公司 | 一种铜系加氢催化剂、其制备方法及应用 |
| CN116041145A (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 制备乙醇的方法 |
| CN117427641A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-23 | 华能国际电力股份有限公司德州电厂 | 一种低温型陶瓷催化剂及其制备方法与应用 |
-
2024
- 2024-02-27 CN CN202410210956.8A patent/CN117772211B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1070930A (en) * | 1963-05-14 | 1967-06-07 | Mobil Oil Corp | Fluidisable catalysts and method for their preparation |
| CN103596671A (zh) * | 2011-04-11 | 2014-02-19 | 沙特阿拉伯石油公司 | 金属负载的二氧化硅基催化膜反应器组件 |
| CN103977804A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-13 | 南京理工大学 | 一种Ni-Cu双金属催化剂、制备及应用 |
| CN110548510A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-12-10 | 冷水江三A新材料科技有限公司 | 一种流化床酯加氢Cu/SiO2微球催化剂及其制备方法、应用 |
| CN112547073A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-26 | 川化集团有限责任公司 | 一种铜系加氢催化剂、其制备方法及应用 |
| CN116041145A (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 制备乙醇的方法 |
| CN117427641A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-23 | 华能国际电力股份有限公司德州电厂 | 一种低温型陶瓷催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高效稳定的铜镍催化剂在草酸二甲酯加氢中的应用;王登豪 等;《化工学报》;20171231;第68卷(第7期);第2739-2745页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117772211A (zh) | 2024-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104826558A (zh) | 用于乙炔选择性加氢制乙烯的浆态床反应器及反应系统 | |
| CN111039388A (zh) | 负载单原子催化剂的聚酰亚胺基催化阴极炭膜及其应用 | |
| CN105944529A (zh) | 一种微波催化-生化VOCs的减排组合设备 | |
| CN110052274A (zh) | 一种细菌纤维素可控合成多级孔金属氧化物催化剂的方法 | |
| CN111330648A (zh) | 一种MIL-101(Fe)/g-C3N4复合可见光光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104874406A (zh) | 一种氢解催化剂及其制备方法 | |
| CN117427641B (zh) | 一种低温型陶瓷催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN117772211B (zh) | 一种颗粒催化剂、微流控反应器件及溶解氧响应式低温微流控加氢除氧工艺 | |
| CN105859502B (zh) | 一种制备乙烯的反应系统及方法 | |
| CN204522947U (zh) | 用于乙炔选择性加氢制乙烯的浆态床反应器及反应系统 | |
| CN112108138B (zh) | 一种生物质水热碳载体催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN102923675B (zh) | 一种从氟苯废酸中净化提纯硫酸的工艺方法 | |
| CN105859505B (zh) | 一种脱除绿油的制备乙烯的反应系统及方法 | |
| CN114082439A (zh) | 一种焦油裂解催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN209596871U (zh) | 一种酰化反应的废气吸收装置 | |
| CN106563456A (zh) | 生物乙醇重整制氢LaPrFeNixCo1‑xO6双钙钛矿催化剂的制法及应用 | |
| CN113365724A (zh) | 反应器级联和用于运行反应器级联的方法 | |
| KR102448519B1 (ko) | 삼산화황 및 수소 생산의 전환 방법 | |
| CN206051888U (zh) | 一种制备乙烯的反应系统 | |
| CN111659447A (zh) | 一种处理高盐废水中染料的光催化剂及其制备方法 | |
| CN110902672A (zh) | 光热效应多级结构微球形石墨烯气凝胶及其制备方法 | |
| CN108144624A (zh) | 一种用于VOCs催化燃烧的催化剂及其制备方法 | |
| CN106378186B (zh) | 一种非贵金属型沼气脱氧催化剂的制备方法 | |
| WO2022029883A1 (ja) | ガス製造装置、ガス製造システムおよびガス製造方法 | |
| CN117547906A (zh) | 一种复合铂金催化剂的高温过滤元件、生产设备及工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |