高纯二氧化碳制备地研究--催化燃烧法脱除CO-%2c2-中微量甲烷、乙烷.pdfVIP

高纯二氧化碳制备的研究 ——催化燃烧法脱除CQ中微量甲烷、乙烷 陈小伟张俊香宫润娥邱长春张涛 (中国科学院大连化学物理研究所，大连J16012) 剂，筛选出4#催化荆在氧过量一倍，空速1400h。条件下，将at和晚战脱除至lppm的最低温度，分 高使用温度不宜超过80012，且可以用于惰性气体中微量c地和C2H6的脱除。 关键词：O旺提纯催化燃烧甲烷乙烷 一、前言 随着科学技术的不断进步和国民经济的迅速发展，C02在石油化工、食品、焊接、消防、 制冷、医疗、农业及石油开采等领域都获得了越来越广泛的应用，特别是啤酒、汽水等各种 饮料业的蓬勃发展，使食品级(弛：1j的供求日趋紧张。1997年，制取高纯C(五被列为国家 重点项日。 C(^作为工业生产的重要原料，用化学法直接制取成本很高，·般都采用提纯工业副 产品的(r)，来制得，我国除丁有天然的气田外，那些人小合成氨』_、酒精厂、石化厂、炼油 厂也有优质的双b资源，有的含量甚至高达95％以上，但多半因为含有某些微量杂质，用途 受到限制而放夺。据统}{，全世界各种矿物燃料(如煤、石油、天然气等)燃烧排放到大气中 大浪费，也加剧j’人类簸以生存的地球的温室效应。美圈气象局测量表明，空气中的二氧 化碳含量每年提高I．36％，预测到2030年夫气巾似b含量将翻…番，致使地球平均温度升 高1．5—4St?。2：I-tIfc控制(I忑排放量，对其进行回收、固定、利用以及再资源化已引起 了毗界各国的重视． cn的来源水同，杂质种类电不同，但主要杂质是硫、磷、水、烃类等。(n提纯的方法 主要有以下几种㈦： 1溶剂吸收法 包括物理吸收法和化学幔收从，适r『j于处殍气体中(、()2浓度较低的情况，分离效果好， 口f获得浓度高达9999％的o、)：．虬陔t艺投资费剧欠，能耗离，分离回收成本高，， 2变压吸附法(t)SA法) f：艺过张简单，能甏低，，引。!能力强，无腐蚀问题。但C晓的回收率比较低，适用干 (、t)1浓度比较高的情况，…j’驶附剂吸附容鞋柏限．NX量的吸附荆，再生频繁，要求自动 化程度高，才‘能1《现连续Ifi．q。。。 in 3．低温精馏法 较高，可除去低温杂质。一般不太采用。 4．膜分离法 工艺简单，寿命长，操作方便，投资为吸附法的50％，但很难得到高纯度的c02，一般需 要前期处理，脱水和过滤。 5．催化转化法 是利用各种催化剂，通过化学反应使c02中某些杂质组份转化为另一种易除去的杂质 组份。最典型的例子是用催化燃烧剂将C02中的可燃性杂质，如有机物，H2、CO等完全氧 化成C02和H20。此法可使可燃性杂质的燃烧温度降低，不产生二次污染。 对于用催化燃烧法脱除CO)中可燃性物质，人们早已不陌生。早在七十年代，国外就 采用催化燃烧的方法脱除合成尿素用C02原料气中的氢，以防止合成尿素装置的爆炸。八 十年代，中国科学院兰州化学物理研究所研制出了活性较高稳定性较好，成本较低的DH 我国的华东化工学院也对此课题进行了研究，取得了良好的成绩【sj。但对于c02中的烃 类，尤其是cl-h，虽然用低温精馏法可除净，但由于其成本高，应用受到限制。近年来，CH。 作为煤的替代燃烧，C_H4的催化燃烧机理及高效催化燃烧剂的开发研制【6]【7j，成为催化研 QH6的燃烧产物，从而增大了脱除难度。本文着重研究了用催化燃烧法去脱除C02中的 CI-h、C2I-16等杂质。 二、实验部分 1．催化剂制备：全部用浸渍法 2，催化剂活性评价 活性评价实验是在常规的微型反应装置(如图l所示)中进行的，催化剂体积用量为 0．5～1．0ml，高径比为5：1。原料气组成： Y根据反应前反应物浓度Cl及反应过后浓度Q计算： Y=(Cl～Q)／ca*100％ 图1实验装置图 3．催化剂的表征 (1)比表面积的测定：B王汀法 (2)催化剂中贵金属含量：ICP原子发射光谱法 (3)催化剂相结构分析：Ⅺ国 三、实验结果与讨论 1．温度对催化剂活性的影响 温度是决定催化剂活性的最主要因素。我们制备，多个催化剂样品，其中筛选出四种 典型的，并分别考察了对CH4、QH6的转化率随温度变化而变化的关系，以及a也、QH6的 最低脱