TH、THC、TO系列鈀、鉑貴金屬催化劑是湖北省化學(xué)研究院氣體凈化中心近幾年新推出的、具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。該催化劑以活性氧化鋁為載體，以鈀、鉑為主要活性組分，并添加多種特種穩(wěn)定劑制成，主要用于化工原料氣中的脫氫、脫烴及脫氧，也可應(yīng)用于化肥、精細(xì)化工、冶金鋼鐵、半導(dǎo)體電子、空分等行業(yè)，以及環(huán)保等新技術(shù)領(lǐng)域。

    該系列催化劑具有如下特性：①使用空速大，可在5 000～30 000h^—1的大空速下運(yùn)行；②低溫活性好，在同類產(chǎn)品中對(duì)雜質(zhì)氣體的脫除所需的凈化溫度更低；③凈化度高，凈化后氣體中含量可達(dá)10^—6級(jí)；④使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)2～5年(原料氣總硫要求<0.1 ×10^—6)。以下筆者對(duì)該系列催化劑的工業(yè)應(yīng)用情況作一介紹。

    在尿素生產(chǎn)過(guò)程中，CO₂原料氣中含有0.8％  ～1.2％的H₂，這些H₂在尿素的中壓系統(tǒng)被濃縮。為了防止系統(tǒng)腐蝕需要向CO₂氣體中補(bǔ)充空氣，H₂ (CO、CH₄)與O₂在中壓系統(tǒng)混合后都達(dá)到較高的濃度，且在爆炸范圍內(nèi)，從而產(chǎn)生爆炸隱患。針對(duì)這種情況，湖北化研所氣體凈化中心先后開發(fā)了TH-2和TH-3型尿素脫氫催化劑，以脫除原料氣體中的H₂，從根本上消除尿素中壓系統(tǒng)安全隱患。

TH-2脫氫催化劑于1999年6月在鎮(zhèn)海煉化公司化肥廠大型CO₂汽提法尿素裝置中投入運(yùn)行，脫氫工藝流程，見圖1。

    脫氫反應(yīng)器內(nèi)徑為φ1 130 mm，高1 500 mm，內(nèi)裝催化劑0.93 m3。催化劑床層上下各放置1層氧化鋁耐火球，操作壓力為13.5～15 MPa，反應(yīng)溫度為120～250℃，原料氣組分體積分?jǐn)?shù)見表1。

    該裝置運(yùn)行至2000年7月，共停車4次，受高硫沖擊6次，因工況波動(dòng)和燒高硫渣油，較長(zhǎng)時(shí)間總硫超過(guò)設(shè)計(jì)值：切出系統(tǒng)3次，共21 d，試驗(yàn)雙氧水水泵時(shí)要求CO₂中降氧小于1.0％，切出系統(tǒng)16d，停車停運(yùn)7 d，累計(jì)運(yùn)行了8 232 h。TH-2催化劑生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)見表2。

    由表2可以看出：①正常情況下出口H₂含量小于100×10^—6；②催化劑反應(yīng)溫升在40～50℃，表明活性十分穩(wěn)定；③床層阻力基本保持在0.05～0.06MPa，表明其強(qiáng)度好；④TH-2投運(yùn)初期，進(jìn)行了最低全轉(zhuǎn)化溫度測(cè)試，當(dāng)脫氫塔入口溫度降至119℃時(shí)，反應(yīng)器溫度升至46℃，出口含氫<60 ×10^—6。測(cè)試結(jié)果表明TH-2的起活溫度較低。

    針對(duì)該廠原料氣中硫含量較高的實(shí)際情況，我中心在TH-2的基礎(chǔ)上開發(fā)了TH-3型催化劑。該產(chǎn)品的特點(diǎn)是添加了B助劑，提高了催化劑的抗硫性能。2003年4月TH-3新產(chǎn)品在原裝置上投入運(yùn)行，應(yīng)用結(jié)果表明，催化劑在低溫區(qū)(160℃)的操作時(shí)間顯著增加，催化劑的使用壽命延長(zhǎng)，節(jié)約了大量中壓蒸汽，達(dá)到了預(yù)期效果。至今，TH-3型尿素脫氫催化劑已在10多家大中小型化肥廠投運(yùn)，市場(chǎng)占有率約70％，深受用戶好評(píng)。

    食品級(jí)CO₂可用于飲料、煙絲膨化、超臨界萃取、蔬菜保鮮等行業(yè)。由于飲料行業(yè)對(duì)食品級(jí)CO₂氣體純度要求越來(lái)越高，我中心開發(fā)出專用于食品級(jí)CO₂氣體中脫烴的THC-1型催化劑，脫除氣體中的烴類物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)，使產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

柳州化工集團(tuán)有限公司現(xiàn)合成氨生產(chǎn)能力為24萬(wàn)t／a，為了充分利用生產(chǎn)中富余的CO₂氣體，公司于1993年成立柳州大力氣體廠，建成1萬(wàn)t／a食品級(jí)CO₂和工業(yè)級(jí)CO₂裝置各1套。為提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使產(chǎn)品能夠滿足可口可樂(lè)和百事可樂(lè)公司的質(zhì)量要求，2004年5月該廠食品級(jí)裝置采用了THC-1型脫烴催化劑。脫烴塔進(jìn)出口總烴含量由大連化物所生產(chǎn)的KF-300A型在線式總烴儀監(jiān)測(cè)，測(cè)定結(jié)果表明，反應(yīng)熱點(diǎn)溫度>375℃，出口總烴含量<5 ×10^—6。關(guān)鍵的苯含量數(shù)據(jù)，該廠多次送樣品到國(guó)內(nèi)權(quán)威部門及美國(guó)大西洋分析實(shí)驗(yàn)室股份有限公司分析，結(jié)果表明，脫烴后苯含量均<20×10^—9。其苯含量分析數(shù)據(jù)見表3。

    生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果顯示，該催化劑活性溫度低，凈化度高，凈化結(jié)果完全可以達(dá)到國(guó)際食品級(jí)CO₂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中苯(≤20×10^—9)、總烴(≤50×10^—6)及其他有機(jī)物的質(zhì)量要求。該廠食品級(jí)CO₂已成功進(jìn)入可口可樂(lè)和百事可樂(lè)產(chǎn)品市場(chǎng)。

    高濃度CO是精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)中重要的原料氣體，合成反應(yīng)對(duì)CO氣體中氧的要求高，需將其中的氧氣含量?jī)艋��?00×10^—6，以保證合成效率及產(chǎn)品質(zhì)量。山東東營(yíng)精細(xì)化工科技有限公司與南開大學(xué)合作，生產(chǎn)汽油抗暴劑環(huán)戊二烯三羰基錳(簡(jiǎn)稱NMT)產(chǎn)品。該產(chǎn)品對(duì)原料CO氣體的凈化要求特別高，需要精脫硫、脫氧及脫水等凈化過(guò)程，經(jīng)多方調(diào)研，選用了TH-4脫氧催化劑及JTL-5常溫精脫硫工藝。該公司CO原料氣組成見表4。工藝流程見圖2。

    生產(chǎn)裝置于2002年10月3日正式開車，在精脫硫保證氣體總硫小于0.1 ×10^—6的條件下，脫氧反應(yīng)器出口氣體中氧含量均小于廠控指標(biāo)(<100×10^—6)，在入口氧含量波動(dòng)劇烈條件下也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。開車期間氣體抽樣分析數(shù)據(jù)見表5。