[發(fā)明專利]Ni基合金催化燃燒整體催化劑及制備和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810063214.8
• 申請(qǐng)日: 2008-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN101327436A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘劍明;陳波;馬銀標(biāo);施春苗;劉斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江省冶金研究院有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01D53/86;F23G7/06
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 翁霽明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Ni基合金催化燃燒整體催化劑及制備和應(yīng)用，特別適用于催化燃燒 消除易揮發(fā)性有機(jī)廢氣。

背景技術(shù)

在漆包線、橡膠、合成皮革、制藥、涂料加工等工藝中產(chǎn)生的易揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs) 是一類主要的大氣污染物，如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、吡啶、乙酸乙酯等，它們對(duì)人類 健康帶來(lái)極大的危害，而催化燃燒技術(shù)是處理VOCs最有效的方法之一。

20世紀(jì)50年代，Harold?R.Suter和Richard?J.Ruff發(fā)明了一種用于燃燒氧化工業(yè)有機(jī)廢 氣的金屬基催化劑，對(duì)工業(yè)排放的碳?xì)鋸U氣經(jīng)催化燃燒后可實(shí)現(xiàn)較高的燃燒率，因而處理 有機(jī)廢氣的效果相當(dāng)理想，但由于成本高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜而遲遲未能得到廣泛應(yīng)用。近二 十年，由于整個(gè)世界對(duì)環(huán)保的呼聲和要求日益強(qiáng)烈，各國(guó)紛紛加大了對(duì)環(huán)境保護(hù)的力度， 各國(guó)制定的工業(yè)生產(chǎn)中廢氣、廢水等排放標(biāo)準(zhǔn)也日益苛刻和嚴(yán)格，促使企業(yè)提高環(huán)保意識(shí) 并對(duì)環(huán)保設(shè)備的要求也相應(yīng)提高，正是在這種大形勢(shì)下，于1988年由德國(guó)GMBH公司的 下屬子公司KATEC公司開發(fā)了有機(jī)廢氣高溫燃燒的金屬基催化劑，它改進(jìn)了Harold R.Suter和Richard?J.Ruff的生產(chǎn)工藝和部分技術(shù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)。該催化 劑由鎳鉻合金為基體，表面負(fù)載高活性鈀、鉑等貴金屬，這種特殊的金屬基可以最大限度 地延伸活性成份的表面接觸面積，可以使貴金屬充分有效地于廢氣進(jìn)行催化反應(yīng)。基體合 金可耐1100℃高溫，在750℃可永久工作而不變形。

蜂窩陶瓷催化劑是工業(yè)上催化燃燒處理VOCs的傳統(tǒng)催化劑，蜂窩陶瓷型催化劑具有 氣流壓降低，凈化效果比較穩(wěn)定，便于處理大通量有機(jī)廢氣的特性，但是由于陶瓷材料本 身導(dǎo)熱性不好，催化燃燒放出的大量熱量會(huì)導(dǎo)致催化劑表面高溫，當(dāng)長(zhǎng)期高溫環(huán)境下作業(yè) 時(shí)表面活性組分很容易燒結(jié)而失活；其次由于蜂窩陶瓷材料孔道之間相互獨(dú)立，限制了它 的傳質(zhì)效率從而使催化燃燒效率下降；還有陶瓷蜂窩材料催化劑不可回收利用，極大浪費(fèi) 了資源。

與陶瓷載體相比，耐高溫合金絲網(wǎng)組裝成的整體構(gòu)件型催化劑比表面積更大，可以在 氣相反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生較小的壓力降，而且有很好的耐熱和機(jī)械沖擊性，耐震動(dòng)性強(qiáng)。合金的強(qiáng) 度高，形狀、安裝位置的隨意性好，金屬載體與外殼在熱膨脹性質(zhì)方面可以實(shí)現(xiàn)很好的匹 配。起燃更快速，金屬載體熱容小、熱導(dǎo)率高，能確保催化劑快速發(fā)揮作用。導(dǎo)熱性更好、 抗熱沖擊性更強(qiáng)，可以明顯減少放熱反應(yīng)的熱點(diǎn)，避免催化劑失活，延長(zhǎng)了使用壽命。蜂 窩型合金絲網(wǎng)材料具有三維空間結(jié)構(gòu)，氣流可以在多個(gè)孔道內(nèi)穿梭流動(dòng)，相比蜂窩陶瓷材 料傳質(zhì)速率更高，更為重要的是金屬絲網(wǎng)材料可重復(fù)利用，降低了成本，節(jié)約了資源。因 此金屬絲網(wǎng)型材料是較為適宜的催化燃燒催化劑載體。

在VOCs催化燃燒處理中，貴金屬(如Pt，Pd，Ru等)由于具有很好的低溫活性，在消 除VOCs污染上得到了廣泛的應(yīng)用。貴金屬用于催化燃燒已經(jīng)有幾十年的歷史，無(wú)論是催 化劑的制備還是反應(yīng)機(jī)理的研究都取得了比較深入的認(rèn)識(shí)。與非貴金屬氧化物催化劑相 比，貴金屬顯示出更高的活性。Pt、Pd是常見的貴金屬催化劑，它們對(duì)各種常見燃料均具 有很好的完全氧化活性。其中Pd較適用于CO、天然氣和烯烴類燃料，Pt則對(duì)于長(zhǎng)鏈烷烴 (Nc＞3)燃料具有較好的起燃活性。

金屬載體常使用不銹鋼或含鋁的鐵素體合金，尤其以耐高溫的FeCr合金使用最為廣 泛。耐高溫合金絲網(wǎng)催化燃燒整體催化劑結(jié)合了合金基體和貴金屬各自的優(yōu)異性質(zhì)，使它 在催化燃燒反應(yīng)器中占有越來(lái)越重要的地位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種高活性、高機(jī)械性能、高熱 穩(wěn)定性的Ni基合金催化燃燒整體催化劑及制備和應(yīng)用。

本發(fā)明用FeCrFeAl合金薄片作為催化劑載體，將貴金屬催化活性組分涂覆在FeCrFeAl 合金薄片上，制成了一種新型的貴金屬NiCrFeAl整體式催化劑，具有很好的催化燃燒活 性，并且實(shí)際應(yīng)用在催化燃燒消除VOCs污染中。

本發(fā)明所述的Ni基合金催化燃燒整體催化劑，它以貴金屬Pd為催化劑活性組分，其 特征在于催化劑以耐高溫、耐腐蝕的Ni基合金NiCrFeAl合金薄片作為載體，在該合金薄 片上涂敷有貴金屬Pd催化劑活性組分，所述貴金屬Pd催化劑活性組分的負(fù)載量為0.1～0.8 wt％。