專利名稱：惰性氣體脫氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種惰性氣體的脫氧方法。
惰性氣體(如氮氣、氬氣、氮氣等)的脫氧方法目前采用兩種方式一種是配氫法，另一種是采用固體脫氧劑的脫氧法。配氫法是在惰性氣體中加入過量的氫，使氫與氧反應(yīng)生成水，從而達(dá)到脫氧的目的。這種方法的缺點是氫氣的運輸、存儲需要格外小心，且配入量需精密儀器檢測，而且，由于生成的水較多，為達(dá)到低露點，需要增加增壓裝置或增加吸附劑的量，導(dǎo)致設(shè)備投資增加。此外，過量配氫還會使惰性氣體中含有較多的氫。第二種方法的固體脫氧劑采用的是碳載形脫氧劑或金屬脫氧劑，金屬脫氧劑需用氫氣頻繁再生，而碳載型脫氧劑由于屬消耗型，故價格及維持費用較高。上述兩種方法的共同缺點是，只能適于小氣量或較低氧含量的氣體脫氧。
本發(fā)明的目的在于提供一種適于大氣量和/或高氧含量惰性氣體脫氧的方法，該方法不需額外配氫。
本發(fā)明的惰性氣體脫氧方法是將液體甲醇?xì)饣蠛秃醵栊詺怏w按比例混合通入裝填有催化劑的反應(yīng)器，在150-550℃，0.01-1MPa的條件下反應(yīng)，然后將所生成的CO2和H2O吸附脫除，所述催化劑的組成成份及范圍(重量百分比)為CuO 25-50 ZnO20-40Cr2O310-30 石墨3-8本方法以液體甲醇作為脫氧原料，首先需將甲醇?xì)饣?，然后將甲醇?.2-2h-1的空速通入反應(yīng)器，在催化劑的作用下，甲醇會裂解生成H2和CO。由于H2和CO都是還原劑，所以在與惰性氣體接觸后，CO首先會與其中的O2反應(yīng)生成CO2，而剩余的O2則會與H2反應(yīng)生成H2O，實際上，在上述催化反應(yīng)中，包含了兩個反應(yīng)，即甲醇的裂解反應(yīng)和氧的還原反應(yīng)。
在本發(fā)明的方法中甲醇裂解反應(yīng)為已有技術(shù)，其反應(yīng)條件及催化劑均可采用公知技術(shù)實現(xiàn)。甲醇的進(jìn)料空速為0.2-2h-1。所述氧的還原反應(yīng)所使用的催化劑一般為Cu系催化劑，亦可以是Zn、Cr催化劑。催化劑可以是Cu、Zn、Al或Cu、Zn、Cr氧化物催化劑，亦可以用浸漬法將Cu、Zn或Cu、Zn、Cr浸漬在Al2O3或活性炭載體上制得。如果在催化劑中加入堿金屬或堿土金屬，效果會更好，催化劑的制備采用沉淀法。
本發(fā)明推薦使用下述兩例催化劑，其組成及范圍(重量百分比)為1. CuO 25-50 ZnO20-40Al2O310-30 石墨 3-82. ZnO 30-60Cr2O320-50石墨 3-8本發(fā)明所涉及的反應(yīng)溫度范圍為150-550℃，最佳反應(yīng)溫度為180-250℃。反應(yīng)壓力范圍0.01-1MPa，最佳反應(yīng)壓力為0.1-0.3MPa。
附圖
所示為本發(fā)明所述惰性氣體脫氧方法的流程圖。
液體甲醇經(jīng)計量泵1，緩沖器3進(jìn)入汽化混合器4的底部，壓力表2指示進(jìn)料壓力。惰性氣體由汽化混合器4頂部經(jīng)盤管通入，5為加熱裝置，溫度控制在200-250℃?；旌蠚馔ㄈ胙b填有催化劑的固定床反應(yīng)器6中進(jìn)行反應(yīng)。7為加熱裝置，脫氧后的氣體導(dǎo)入冷凝器8冷凝，然后通入吸咐器9脫除CO2和H2O，即可導(dǎo)入用氣單位。
本發(fā)明提供的惰性氣體脫氧方法采用價廉且易于保管和運輸?shù)募状紴樵?，?jīng)汽化后直接與惰性氣體中的氧反應(yīng)，由于在反應(yīng)中提供了兩個還原劑CO和H2，所以使脫氧深度，容量均有大幅度的提高?？蓪Α?％氧含量的惰性氣體進(jìn)行深度脫氧，使其殘氧≤1PPm，露點≤-60℃，CO2≤5PPm，H2＋CO 1-10％。本方法由于不需要額外配氫，因此具有安全、設(shè)備投資小、脫氧費用低的優(yōu)點，特別適于大氣量或高氧含量的惰性氣體脫氧使用。
實施例一催化劑制備1(1)將490.6Kg的Cu(OH)2置于1號釜中，加水2900Kg稀釋，加熱至60℃，攪拌下加入330Kg純度為90.7％ZnO，制得Cu-Zn料漿。
(2)將269.5Kg純度為90.9％的鉻酸酐加到盛有加熱至95℃的蒸餾水的2號釜中，配制成鉻酸酐溶液，在攪拌下，2小時內(nèi)將1號釜中的Cu-Zn料漿加到2號釜中的鉻酸酐溶液中，再攪拌加入50Kg石墨。
(3)將上述配制好的催化劑料漿用泵送入膠體磨，經(jīng)充分研磨混合后，送入噴霧干燥器進(jìn)行干燥。噴咀孔經(jīng)1.8mm，壓力20Kg/Cm2，空氣溫度為45℃。
(4)將干燥所得催化劑料粉在340℃下焙燒30分鐘，打片成型，得φ4.5mm×5.5mm園柱形催化劑，催化劑的組成(Wt％)為CuO 40％ ZnO 30％Cr2O325％ 石墨 5％實施例二催化劑制備2(1)同實施例一中的(1)。
(2)將250Kg Al2O3加到盛有蒸餾水的2號釜中，攪拌半小時后，在2小時內(nèi)將1號釜中的Cu-Zn料漿加到2號釜中，再攪拌下加入50Kg石墨。
余下步驟同實施例一。
催化劑的組成(Wt％)為CuO 40％ ZnO 30％Al2O325％ 石墨 5％實施例三待凈化的惰性氣體為氮氣，含氧量2％，處理氣量為10Nm3/h。
在反應(yīng)器中裝填容量為1L的實施例1或?qū)嵤├?催化劑。催化劑的粒度為φ3×5，裝填高徑比20∶1，兩個吸附罐各裝填5A分子篩25Kg，甲醇由計量泵精確計量至245±m(xù)l/h通入反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)條件為汽化器溫度250℃，反應(yīng)器溫度240℃，反應(yīng)壓力0.1MPa，吸附罐中吸附劑的活化溫度300℃。
設(shè)備在啟動條件準(zhǔn)備好后，啟動供電系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，啟動電腦控制儀，程序編制控儀，設(shè)備亦始運轉(zhuǎn)。連續(xù)運轉(zhuǎn)1000小時，分段取樣分析結(jié)果如下O2≤PPm CO2≤1PPmCO＋H2≤1％露點 -60℃
權(quán)利要求
1.一種惰性氣體脫氧方法，其特征是將液體甲醇?xì)饣蠛秃醵栊詺怏w通入裝填有催化劑的反應(yīng)器，在150-550℃，0.01-1MPa的條件下反應(yīng)，然后將所生成的CO2和H2O吸附脫除，所述催化劑的組成成份及范圍(重量百分比)為CuO 25-50 ZnO 20-40Al2O310-30 石墨 3-8
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的催化劑還可以是如下組成成份及范圍(重量百分比)1. CuO 25-50 ZnO 20-40Cr2O310-30 石墨 3-8
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的催化劑還可以是如下組成成份及范圍(重量百分比)2. ZnO 30-60Cr2O320-50石墨 3-8
4.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征是所述的反應(yīng)溫度是180-250℃。
5.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征是所述的反應(yīng)壓力是0.1MPa-0.3MPa。
6.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征是所述的液體甲醇的空速為0.2-2h-1，最佳空速為0.5-1h-1。
7.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征是所述惰性氣體的氧含量≤5％。
全文摘要
一種惰性氣體脫氧方法，是將液體甲醇?xì)饣蠛秃醵栊詺怏w按比例混合通入裝填有催化劑的反應(yīng)器，在150-550℃，0.01-1MPa的條件下反應(yīng)，然后將所生成的CO
文檔編號C01B21/00GK1130542SQ9510067
公開日1996年9月11日 申請日期1995年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月7日
發(fā)明者李玉柱, 王川平, 張立功, 楊露, 毛子素, 鄧惠平 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所