本發(fā)明涉及化工脫氧
技術(shù)領(lǐng)域：
。更具體地說，本發(fā)明涉及一種負載型高效氣體脫氧劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前化工行業(yè)使用的脫氧方法主要有兩種類型：第一種是催化加氫脫氧，采用一些貴金屬做催化劑，通入氫氣使其與目標(biāo)氣體中的微量氧發(fā)生反應(yīng)生成水，這種方法的最大優(yōu)勢是常溫下活性高，但是缺陷同樣明顯，一是催化劑的價格高昂，二是對目標(biāo)氣體中的雜質(zhì)氣體要求較嚴(yán)，確保不能含有硫、氯等成分的氣體以防止催化劑中毒，因此，此方法的受眾面小，第二種則是用的比較多的化學(xué)吸收法，采用一些強氧化性的金屬做活性成分與目標(biāo)氣體中的微量氧反應(yīng)，達到脫氧的目的，再用還原性氣體將這些活性成分還原重復(fù)使用，這種方法的優(yōu)點在于成本低廉，但是這種方法中的脫氧劑同樣存在一些問題，一是機械強度差，容易粉化，二是脫氧深度不夠，三針對一些可能混入氨氮或其他易毒化活性成分的氣體，無法起到很好的脫氧效果，同時對于錳系脫氧劑還有一個其獨有的缺陷是還原過程易飛溫進一步降低了脫氧劑的機械強度。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個目的是提供一種機械強度高、脫氧深度深、不易粉化、脫氧容量高、使用壽命長的負載型高效氣體脫氧劑。為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種負載型高效氣體脫氧劑，包括按重量百分比計算70％的載體和30％的活性組分，其中，載體包括以重量計份的如下原料：43～55份氧化鋁、22～25份貝塔石、18～21份凹凸棒土、15～19份透輝石、6～10份羊甘土、16～20份天然樹脂、26～31份羥丙基纖維素、11～17份硼酸鈣、5～8份石英砂、7～11份水玻璃，活性組分包括按摩爾比組成的如下原料：mno2：b2o3：tio2：er2o3：y2o3＝1：0.65～0.75：0.2～0.4：0.12～0.2：0.25～0.3。優(yōu)選的是，活性組分中還添加有鎳氧化物、鈷氧化物、鉻氧化物中的一種或幾種。優(yōu)選的是，鉻氧化物為cro3，其與mno2的摩爾比為0.33～0.4：1。本發(fā)明還提供上述負載型高效氣體脫氧劑的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將上述重量份的氧化鋁、貝塔石、凹凸棒土、透輝石、羊甘土、硼酸鈣、石英砂、羥丙基纖維素粉碎，然后用300～400目的篩子過篩混合均勻；步驟二、將上述重量份的天然樹脂和水玻璃加入步驟一制得的混合物中，升溫至45～50℃再攪拌均勻，然后通過圓柱狀模具壓制成圓柱形固體，并于80～90℃溫度下烘干，再置于150μw/cm2的紫外線下輻照1.5～2小時；步驟三、將活性組分溶于濃度為5％的稀鹽酸溶液中，并調(diào)節(jié)ph值至3～4，然后將步驟二制得的圓柱形固體浸泡到含有活性組分的稀鹽酸溶液18～22小時；步驟四、將步驟三中浸泡后的圓柱形固體自然風(fēng)干，然后用玻璃外殼將圓柱形固體密封包裹起來，并置于350～450℃下焙燒2～3小時，焙燒過程中均勻轉(zhuǎn)動圓柱形固體以使受熱均勻，焙燒完成后敲碎玻璃外殼；步驟五、將步驟四中經(jīng)過焙燒的圓柱形固體置于氫氣或一氧化碳的氣氛中還原，氣體流速為250ml/s，同時逐步提升氣體溫度從室溫至100～120℃，還原時間為5.5～6小時。優(yōu)選的是，步驟二中使用圓柱形模具進行壓制的壓力在1.2～1.5mpa。優(yōu)選的是，步驟三中圓柱形固體的浸泡過程還可采用虹吸牽引過程完成，具體方法為：將含有活性組分的稀鹽酸溶液分裝至兩個水槽中，一個水槽的高度高于另一個水槽的高度，兩水槽間通過一u形管倒置形成連通，將圓柱形固體置于所述u形管的豎直管內(nèi)，再將u形管內(nèi)充滿含有活性組分的稀鹽酸溶液以形成虹吸作用。優(yōu)選的是，所述u形管的豎直管管徑與圓柱形固體的截面直徑相同。本發(fā)明至少包括以下有益效果：1、加入天然樹脂、水玻璃等成分能固定住氧化鋁、貝塔石、凹凸棒土、透輝石、羊甘土等粘土的外形，確保在脫氧劑制作過程中不會破損，提高了機械強度，同時還能保證載體的孔隙率不會因為壓制或焙燒加工產(chǎn)生較大變化。2、羥丙基纖維素和活性成分能良好的配合，起到長久持續(xù)的脫氧效果，同時還避免錳氧化物在被還原后又快速被空氣中的氧氣氧化，降低脫氧容量的缺點。3、通過添加鉺、釔元素以保護錳不被氨氮或其他氣體所毒化，降低脫氧效果，以延長脫氧劑的使用壽命。4、在進行脫氧劑還原預(yù)處理時，產(chǎn)生的驟然升溫會將熱量傳遞給一些低熔點物質(zhì)，以保護粘土形成的多孔骨架不被高溫作用而粉化，同時脫氧劑保持的高孔隙率也能快速將高溫傳導(dǎo)到空氣中。5、通過紫外線輻照降低天然樹脂的交聯(lián)性，利于活性成分在進行脫氧過程中的釋放，以提高脫氧效果。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。<實施例1>：一種負載型高效氣體脫氧劑，包括按重量百分比計算70％的載體和30％的活性組分，其中，載體包括以重量計份的如下原料：43份氧化鋁、22份貝塔石、18份凹凸棒土、15份透輝石、6份羊甘土、16份天然樹脂、26份羥丙基纖維素、11份硼酸鈣、5份石英砂、7份水玻璃，活性組分包括按摩爾比組成的如下原料：mno2：b2o3：tio2：er2o3：y2o3：cro3＝1：0.65：0.2：0.12：0.25：0.33。上述負載型高效氣體脫氧劑的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將上述重量份的氧化鋁、貝塔石、凹凸棒土、透輝石、羊甘土、硼酸鈣、石英砂、羥丙基纖維素粉碎，然后用300目的篩子過篩混合均勻；步驟二、將上述重量份的天然樹脂和水玻璃加入步驟一制得的混合物中，升溫至45℃再攪拌均勻，然后通過圓柱狀模具壓制成圓柱形固體，壓制的壓力在1.2mpa，并于80℃溫度下烘干，再置于150μw/cm2的紫外線下輻照1.5小時；步驟三、將活性組分溶于濃度為5％的稀鹽酸溶液中，并調(diào)節(jié)ph值至3，然后將步驟二制得的圓柱形固體浸泡到含有活性組分的稀鹽酸溶液18小時，浸泡過程采用虹吸牽引過程完成，具體方法為：將含有活性組分的稀鹽酸溶液分裝至兩個水槽中，一個水槽的高度高于另一個水槽的高度，兩水槽間通過一u形管倒置形成連通，將圓柱形固體置于所述u形管的豎直管內(nèi)，再將u形管內(nèi)充滿含有活性組分的稀鹽酸溶液以形成虹吸作用，使含有活性組分的稀鹽酸溶液慢慢滲透入圓柱形固體的孔隙內(nèi)，其中，所述u形管的豎直管內(nèi)徑與圓柱形固體的截面直徑相同；步驟四、將步驟三中浸泡后的圓柱形固體自然風(fēng)干，然后用玻璃外殼將圓柱形固體密封包裹起來，并置于350℃下焙燒2小時，焙燒過程中均勻轉(zhuǎn)動圓柱形固體以使受熱均勻，焙燒完成后敲碎玻璃外殼；步驟五、將步驟四中經(jīng)過焙燒的圓柱形固體置于氫氣或一氧化碳的氣氛中還原，氣體流速為250ml/s，同時逐步提升氣體溫度從室溫至100℃，還原時間為5.5小時。<實施例2>：一種負載型高效氣體脫氧劑，包括按重量百分比計算70％的載體和30％的活性組分，其中，載體包括以重量計份的如下原料：55份氧化鋁、25份貝塔石、21份凹凸棒土、19份透輝石、10份羊甘土、20份天然樹脂、31份羥丙基纖維素、17份硼酸鈣、8份石英砂、11份水玻璃，活性組分包括按摩爾比組成的如下原料：mno2：b2o3：tio2：er2o3：y2o3：cro3＝1：0.75：0.4：0.2：0.3：0.4。上述負載型高效氣體脫氧劑的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將上述重量份的氧化鋁、貝塔石、凹凸棒土、透輝石、羊甘土、硼酸鈣、石英砂、羥丙基纖維素粉碎，然后用400目的篩子過篩混合均勻；步驟二、將上述重量份的天然樹脂和水玻璃加入步驟一制得的混合物中，升溫至50℃再攪拌均勻，然后通過圓柱狀模具壓制成圓柱形固體，壓制的壓力在1.5mpa，并于90℃溫度下烘干，再置于150μw/cm2的紫外線下輻照2小時；步驟三、將活性組分溶于濃度為5％的稀鹽酸溶液中，并調(diào)節(jié)ph值至4，然后將步驟二制得的圓柱形固體浸泡到含有活性組分的稀鹽酸溶液22小時，浸泡過程采用虹吸牽引過程完成，具體方法為：將含有活性組分的稀鹽酸溶液分裝至兩個水槽中，一個水槽的高度高于另一個水槽的高度，兩水槽間通過一u形管倒置形成連通，將圓柱形固體置于所述u形管的豎直管內(nèi)，再將u形管內(nèi)充滿含有活性組分的稀鹽酸溶液以形成虹吸作用，使含有活性組分的稀鹽酸溶液慢慢滲透入圓柱形固體的孔隙內(nèi)，其中，所述u形管的豎直管內(nèi)徑與圓柱形固體的截面直徑相同；步驟四、將步驟三中浸泡后的圓柱形固體自然風(fēng)干，然后用玻璃外殼將圓柱形固體密封包裹起來，并置于450℃下焙燒3小時，焙燒過程中均勻轉(zhuǎn)動圓柱形固體以使受熱均勻，焙燒完成后敲碎玻璃外殼；步驟五、將步驟四中經(jīng)過焙燒的圓柱形固體置于氫氣或一氧化碳的氣氛中還原，氣體流速為250ml/s，同時逐步提升氣體溫度從室溫至120℃，還原時間為6小時。<實施例3>：一種負載型高效氣體脫氧劑，包括按重量百分比計算70％的載體和30％的活性組分，其中，載體包括以重量計份的如下原料：49份氧化鋁、23.5份貝塔石、19.5份凹凸棒土、17份透輝石、8份羊甘土、18份天然樹脂、28.5份羥丙基纖維素、14份硼酸鈣、6.5份石英砂、9份水玻璃，活性組分包括按摩爾比組成的如下原料：mno2：b2o3：tio2：er2o3：y2o3：cro3＝1：0.7：0.3：0.16：0.27：0.36。上述負載型高效氣體脫氧劑的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將上述重量份的氧化鋁、貝塔石、凹凸棒土、透輝石、羊甘土、硼酸鈣、石英砂、羥丙基纖維素粉碎，然后用350目的篩子過篩混合均勻；步驟二、將上述重量份的天然樹脂和水玻璃加入步驟一制得的混合物中，升溫至48℃再攪拌均勻，然后通過圓柱狀模具壓制成圓柱形固體，壓制的壓力在1.35mpa，并于85℃溫度下烘干；步驟三、將活性組分溶于濃度為5％的稀鹽酸溶液中，并調(diào)節(jié)ph值至3.5，然后將步驟二制得的圓柱形固體浸泡到含有活性組分的稀鹽酸溶液20小時，浸泡過程采用虹吸牽引過程完成，具體方法為：將含有活性組分的稀鹽酸溶液分裝至兩個水槽中，一個水槽的高度高于另一個水槽的高度，兩水槽間通過一u形管倒置形成連通，將圓柱形固體置于所述u形管的豎直管內(nèi)，再將u形管內(nèi)充滿含有活性組分的稀鹽酸溶液以形成虹吸作用，使含有活性組分的稀鹽酸溶液慢慢滲透入圓柱形固體的孔隙內(nèi)，其中，所述u形管的豎直管內(nèi)徑與圓柱形固體的截面直徑相同；步驟四、將步驟三中浸泡后的圓柱形固體自然風(fēng)干，然后用玻璃外殼將圓柱形固體密封包裹起來，并置于410℃下焙燒2.5小時，焙燒過程中均勻轉(zhuǎn)動圓柱形固體以使受熱均勻，焙燒完成后敲碎玻璃外殼；步驟五、將步驟四中經(jīng)過焙燒的圓柱形固體置于氫氣或一氧化碳的氣氛中還原，氣體流速為250ml/s，同時逐步提升氣體溫度從室溫至110℃，還原時間為5.8小時。<對比例1>：一種錳系脫氧劑，其成分與實施例3相同，只是不含天然樹脂、水玻璃，制備方法也與實施例3的相同。<對比例2>：一種錳系脫氧劑，其成分與實施例3相同，只是不含er2o3、y2o3，制備方法也與實施例3的相同。分別測試實施例1～3和對比例1～2的脫氧效果，測試氣體由體積百分比占70％的h2、20％的n2、5.8％的co、4％的so2以及0.2％的o2組成，測試條件為5atm、室溫、5000hr-1，同時對實施例1～3和對比例的機械強度進行測量，結(jié)果見表1。表1、脫氧劑的脫氧能力和機械強度對比表實施例1實施例2實施例3對比例1對比例2機械強度11kg/cm210kg/cm213kg/cm25.1kg/cm211kg/cm2脫氧深度0.1ppm0.1ppm0.07ppm0.1ppm7ppm脫氧容量58ml/g60ml/g65ml/g59ml/g24ml/g從表1可以看出，實施例1～3中脫氧劑的機械強度明顯比對比例1中的效果要好，脫氧深度和脫氧容量明顯比對比例2中的效果要好。盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的實施例。當(dāng)前第1頁12