一種多功能脫氧劑及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 該項(xiàng)目屬于新材料新技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種新型的氣體凈化材料，具體為 一種多功能脫氧劑及其制備方法和應(yīng)用。是專為石油化工生產(chǎn)中的原料氣（己帰、丙帰 等）、輔助氣體（氮?dú)?、氨氣等）的凈化；金屬熱處理工藝中的保護(hù)氣體（氮?dú)狻睔夂偷?混合氣體）的凈化W及高純、超純、超高純氣體的凈化而研究開(kāi)發(fā)的多功能脫氧吸附劑，可 W在一個(gè)凈化其中，同時(shí)脫除氧氣、水和二氧化碳。
【背景技術(shù)】
[0002] 本項(xiàng)目為材料領(lǐng)域的節(jié)能降耗項(xiàng)目，具有國(guó)際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目發(fā)明的多功能脫 氧劑新材料，使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中凈化工藝的脫氧、脫水和脫二氧化碳只需要使用一種凈化 材料即可。改變了W往需要使用脫氧劑和吸附劑（分子篩）兩種凈化材料的凈化工藝，不 僅節(jié)約了設(shè)備投資，更節(jié)約了生產(chǎn)能源和材料，降低了生產(chǎn)的成本和消耗。
[0003] 在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，很多的生產(chǎn)原材料（如；己帰、丙帰、合成氣等）和輔助材 料（如；氮?dú)狻睔?、氮?dú)狻⒌獨(dú)?、甲焼等）都需要進(jìn)行凈化處理后才能進(jìn)入到生產(chǎn)工藝過(guò)程 中，凈化過(guò)程主要是脫除其中的氧、水、二氧化碳等。傳統(tǒng)的凈化工藝為；W聚己帰生產(chǎn)過(guò)程 中的己帰凈化為例，首先，己帰氣體經(jīng)過(guò)脫氧培（脫氧培中填裝脫氧劑），將其中的微量氧 脫除，再經(jīng)過(guò)脫水培（脫水培中填裝3A、4A、5A分子篩），將己帰中的水脫除，然后通過(guò)填裝 13X分子篩的脫二氧化碳培，將二氧化碳脫除。經(jīng)過(guò)送些凈化工藝后，己帰氣體才會(huì)進(jìn)入到 聚合工藝。送樣的凈化流程不僅需要大量的設(shè)備投資，采用H種凈化材料，使用H個(gè)凈化設(shè) 備，占用裝置面積，延長(zhǎng)生產(chǎn)流程，增加設(shè)備投資，更重要的是，在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，需要用 H倍的能源（電力或蒸汽）和H倍的氮?dú)鈦?lái)再生送些凈化材料，使他們回復(fù)再凈化的能力。 我們知道工業(yè)化生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，只要生產(chǎn)不停止，送些過(guò)程就會(huì)發(fā)生，能源和資源 的浪費(fèi)就會(huì)繼續(xù)。
[0004]同樣，在大型鋼廠鋼板社制后，為了消除鋼板的內(nèi)應(yīng)力，需要經(jīng)過(guò)熱處理。為了防 止熱處理過(guò)程中產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，整個(gè)處理過(guò)程在高純氮?dú)夂透呒儼睔獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行的，為 了保證熱處理的質(zhì)量，在送些保護(hù)氣體進(jìn)入到熱處理過(guò)程之前，一定要進(jìn)行凈化處理，將氮 氣和氨氣（或氮氨混合氣）中的氧、水和二氧化碳深度凈化脫除，然后進(jìn)入到熱處理生產(chǎn)過(guò) 程。本發(fā)明的多功能脫氧吸附劑，可W實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)凈化裝置，一種凈化材料（本發(fā)明的多 功能脫氧吸附劑）同時(shí)脫除氧、水和二氧化碳的功能。
[0005]《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出了 "十一五"期間單位國(guó)內(nèi)生 產(chǎn)總值能耗降低20%左右，從源頭減少?gòu)U物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)由末端治理向預(yù)防和生產(chǎn)全過(guò)程 控制轉(zhuǎn)變，促進(jìn)企業(yè)能源消費(fèi)、工業(yè)固體廢棄物、包裝廢棄物的減量化與資源化利用，提高 資源利用效率。減少資源浪費(fèi)，提高產(chǎn)業(yè)的整體附加經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0006] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了只用一種凈化材料，在一個(gè)凈化培（裝置）中同時(shí)脫除H種雜質(zhì)的 作用，降低了生產(chǎn)成本和原料、能源的消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明涉及一種多功能脫氧劑及其制備方法，是由合適的金屬碳酸鹽，與適量的 活性促進(jìn)劑和適量的結(jié)構(gòu)支撐單體組成，在生產(chǎn)多功能脫氧劑的過(guò)程中，使用熱分解（賠 燒）的方法，使金屬碳酸鹽分解形成金屬氧化物的脫氧劑的活性組分，同時(shí)釋放出二氧化 碳?xì)怏w，送樣在多功能脫氧劑中形成大量的二氧化碳分子尺寸的均勻的吸附孔徑。送種孔 徑可大量、深度地吸附水和二氧化碳。因此，送種脫氧吸附劑，在脫氧的同時(shí)，亦可脫除水和 二氧化碳，并且在脫氧劑活化再生的同時(shí)，解析出所吸附的水和二氧化碳，使其恢復(fù)脫氧、 脫水和脫除二氧化碳的能力，使之可W反復(fù)使用，從而解決了W往脫氧、脫水和脫除二氧化 碳過(guò)程中，需要使用脫氧劑和吸附劑兩種凈化材料的問(wèn)題。具體的方法如下：
[0008] -種多功能脫氧劑，按重量百分比計(jì)，包括的組分為金屬碳酸鹽30%~90%、活 性促進(jìn)劑1%~20%、結(jié)構(gòu)支撐擔(dān)體9 %~50 %。
[0009] 所述的金屬碳酸鹽為；碳酸儘、碳酸銅、碳酸媒、碳酸鐵、碳酸鋒、碳酸錫中的一種、 二種或H種W上；
[0010] 所述活性促進(jìn)劑是堿±金屬氧化物，所述堿±金屬氧化物為；氧化巧、氧化鎮(zhèn)、氧 化鉛或氧化頓中的一種或二種W上；
[0011] 所述支撐擔(dān)體為高鉛水泥或水玻璃中的一種或二種。
[0012] 優(yōu)選范圍按重量百分比計(jì)，包括的組分為金屬碳酸鹽75%、活性促進(jìn)劑5%、結(jié)構(gòu) 支撐擔(dān)體20%。
[0013] 具體制作步驟為：
[0014] (1)按所需比例將金屬碳酸鹽、活性促進(jìn)劑、結(jié)構(gòu)支撐擔(dān)體充分混合均勻，即成為 多功能脫氧劑混合粉體；
[0015] (2)將步驟（1)中所述混合粉體成型；
[001引 做將步驟似得到的成型的脫氧吸附劑用蒸汽養(yǎng)生1~6小時(shí)或密閉放置養(yǎng)生 12~24小時(shí)，瞭干或在80~120°C下烘干；
[0017] (4)將脫氧吸附劑置入300~60(TC下賠燒2~10小時(shí)。經(jīng)過(guò)高溫分解后的多功 能脫氧劑，其大部分活性組分是金屬氧化物。
[0018] 所述步驟（2)的成型過(guò)程為；將步驟（1)中所述混合粉體通過(guò)打片機(jī)、擠條機(jī)或糖 衣機(jī)加工成片狀、柱形、球形或條形；
[0019] 所述蒸汽養(yǎng)生為用蒸汽柜、蒸飯車、消毒柜或蒸鍋等工具養(yǎng)生，其濕度為定濕 IOCTC的飽和水蒸汽、溫度為恒溫IOOC。
[0020] 所述的多功能脫氧劑用于氣體的凈化過(guò)程，對(duì)待凈化的氣體進(jìn)行氣相中氧、水、二 氧化碳中的一種、二種或H種的脫除。
[0021] 采用固定床對(duì)待凈化的氣體進(jìn)行氣相脫氧、脫水、脫二氧化碳中的一種、二種或H 種時(shí)，待凈化的氣體原料通過(guò)所述多功能脫氧劑的床層進(jìn)行氣相脫氧、脫水、脫二氧化碳中 的一種、二種或H種，氣相體積空速為；100~1000化1，床層溫度為；-10~20(TC，壓力為： SOOpa~20Mpa〇
[0022] 待凈化的氣體為含有1~500ppm氧、1~IOOppm水、1~50ppm二氧化碳中的一 種、二種或蘭種的氣體原料，氣體原料為氮?dú)?、惰性氣體、氨氣、一氧化碳、含有1~5個(gè)碳原 子的焼姪或含有2~5個(gè)碳原子的帰姪中的一種或二種W上。
[0023] 所述的惰性氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)猓鰺唺榧谉?、己垸或丙焼，所述帰姪為己帰?丙帰。
[0024] 所述多功能脫氧劑用于氣體的凈化過(guò)程前需將所述多功能脫氧劑在還原性的氣 氛下還原后；還原條件：體積空速；50-30化1，溫度；130~350°C;
[00巧]所述多功能脫氧劑在進(jìn)行氣體凈化過(guò)程后可在還原性的氣氛下進(jìn)行再生還原，還 原后能夠恢復(fù)多功能脫氧劑脫除氧、水和二氧化碳的能力，再生還原條件為，再生體積空 速；50-300h1，再生溫度；130 ~350°C;
[0026] 還原性的氣氛為；直接使用氨氣作為還原再生氣體，或者還原性氣體體積含量 1-20%的惰性氣氛與還原性氣體的混合氣，混合氣中惰性氣氛的氣體為氮?dú)?、氮?dú)饣虻獨(dú)?中的一種或二種W上；還原性氣體為氨氣、一氧化碳、2-5碳原子的焼姪、帰姪或快姪中的 一種或二種W上；
[0027] 所述多功能脫氧劑在進(jìn)行氣體凈化過(guò)程后可在沒(méi)有還原性氣氛下的惰性氣氛中 再生，用于脫除氣體中的水和二氧化碳，再生還原條件為，再生體積空速；50-30化1，再生溫 度；130~35(TC;再生后的脫氧吸附劑劑可再次重復(fù)使用；惰性氣氛的氣體為氮?dú)狻⒌獨(dú)饣?氮?dú)庵械囊环N或二種W上。所述的惰性氣體為氮?dú)?、氮?dú)饣虻獨(dú)猓鰺唺榧谉?、己垸?丙焼，所述帰姪為己帰或丙帰。
[0028] W二元組分MnC化和化C化為例：
[0029]賠燒（300 ~600°C)
[0030] MnC〇3(CuC〇3) +1/2〇2= = = Mn〇2(CuO)巧C〇2個(gè)
[0031] 經(jīng)過(guò)賠燒處理后所形成的Mn〇2和化0是脫氧活性劑的組分，并釋放出10~ 24. 84%二氧化碳，同時(shí)在脫氧吸附劑的內(nèi)部形成大量的二氧化碳分子的孔徑，脫氧吸附劑 制備完成。
[0032] 脫氧吸附劑使用前在氨氣氣氛下活化再生生成脫氧的活性組分MnO和化，反應(yīng)如 下：
[0033]加熱（130 ~35(TC)
[0034] Mn〇2(CuO)巧& = = = = MnO (Cu)巧&0