[發明專利]一種用于含丙烯腈廢氣處理的催化劑制備方法及應用

有效

• 申請號: 201310111627.X
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103212419A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 張潤鐸;陳標華;史東軍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/889;B01J23/34;B01J23/26;B01J23/86;F23G7/07
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于一種用于含丙烯腈廢氣處理的催化劑制備方法及應用，具體地說涉及一種具有鈣鈦礦晶型的金屬復合氧化物催化燃燒含丙烯腈廢氣及該類型的催化劑制備方法。可用于丙烯腈廠、碳纖維廠排放的含丙烯腈廢氣處理。?

背景技術

由于目前合成丙烯腈工藝中，有95%的采用的是BP公司開發的丙烯氨氧化工藝。該生產工藝的廢氣主要是吸收塔排放的尾氣，含有丙烯、丙烷、一氧化碳和微量的丙烯腈等有毒組分，如不加處理，勢必會對人體和環境造成破壞。目前處理低濃度的可揮發有機物的方法有吸附法、生物處理法、直接焚燒法和催化燃燒法。而催化燃燒被公認為是最高效、節能的方法。目前針對含氰廢氣中，HCN催化燃燒研究較多（如CN1511615A，CN101269297A，CN1462652A）。貴金屬催化劑雖然證明有效，但由于價格昂貴限制了其應用。采用過渡金屬負載于介孔材料、Al₂O₃或SiO₂等載體上，可以有效脫出HCN廢氣，但針對丙烯腈尾氣的處理未見報道。雖然專利CN101138699A和CN101362051A均報道了丙烯腈尾氣處理工藝，但所采用的催化劑均為貴金屬催化劑。目前，利用具有鈣鈦礦晶型的金屬復合氧化物催化燃燒丙烯腈廢氣的方法未見報道。針對鈣鈦礦的合成方法，分為固相合成法和濕化學法。檸檬酸絡合法就是一種常用的制備鈣鈦礦的方法，鈣鈦礦比表面積低是一直困擾其應用的一大難題。如何解決這一難題，前人也提出了很多辦法，如機械球磨，火焰噴射等，但效果不明顯。針對此難題，本發明中采用了一種新型非水溶劑法，制備出了納米級別顆粒的鈣鈦礦，具有高比表面積，抗燒結，球形顆粒分散較好的特征。?

發明內容

本發明的目的是解決含丙烯腈廢氣的污染問題，提出一種新型的催化劑制備方法，選擇出最佳的催化劑，并采用催化燃燒的方法，可?將丙烯腈在較低的溫度下直接選擇催化燃燒分解為二氧化碳，氮氣和水。該催化劑具有較高的催化活性可選擇性，并且原料簡單，成本低廉，無副產物，具有工業應用價值。?

本發明提出的一種用于含丙烯腈廢氣處理的催化劑制備方法及應用包括以下步驟：?

（1）鈣鈦礦型金屬氧化物催化劑的制備，鈣鈦礦型金屬氧化物可表示為：ABO₃，其中A一般為堿土金屬，B一般為過渡金屬，可以是一種金屬也可以是多種金屬。將A位金屬元素的硝酸鹽與B位金屬元素的乙酰丙酮鹽，按照金屬鹽與苯甲醇的摩爾比為1：100～120的比例（其中A、B位金屬離子摩爾濃度比為A:B=1:1或A:B₁:B₂=1:0.2:0.8）溶解在苯甲醇溶液中配成混合溶液，在70℃～80℃條件下充分溶解，并保持20分鐘后轉移至靜態反應釜中，將反應釜置于200℃的烘箱內，維持24小時，室溫冷卻取出后離心分離，得到固體物質，并用無水乙醇洗滌3～5次，直至苯甲醇脫除完全。將得到的固體物質轉移至100℃烘箱內干燥24小時，在馬弗爐內煅燒，升溫速率為2℃/分鐘，在450℃～550℃條件下煅燒6小時，自然降至室溫，即得到所要的鈣鈦礦型金屬氧化物。?

（2）將步驟（1）制備的催化劑，置于固定床石英管反應器中，在常壓下，反應溫度從100℃升至600℃，每隔50℃采集一次數據，將丙烯腈，氧氣和氮氣的混合氣以體積空速80000h^-1～120000h^-1通入反應爐內，經催化燃燒將廢氣脫除。其中，混合氣的體積組成為丙烯腈：氧氣=0.3:1～10，氮氣作為平衡氣；?

本發明的方法中，所選的溶劑為苯甲醇，A位金屬離子選擇硝酸鑭，B為金屬離子選擇乙酰丙酮鐵，乙酰丙酮銅，乙酰丙酮鈷，乙酰丙酮鉻，乙酰丙酮錳等這些有機鹽一種或多種。溶解混合溫度為80℃，維持20分鐘。金屬離子與苯甲醇的摩爾比為1:120，金屬離子摩爾濃度為A:B=1：1和A:B₁：B₂=1：0.2：0.8。?

本發明方法中，所選擇的合成方法是靜態反應釜合成，溫度條件選擇200℃，維持24小時。煅燒溫度為450～550℃，維持6小時。?