[發明專利]一種整體式催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410329893.4
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104069867A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 李進軍;程微;吳峰;胡立鵑
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01J23/86
• 分類號: B01J23/86;B01J29/26;B01J23/888;B01J23/889;B01J29/48;B01J29/78;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

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技術領域

本發明屬于煙氣凈化技術領域，尤其涉及一種整體式催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

燃料燃燒的煙氣中含有大量大氣污染物，包括NO、NO₂?、N₂O、?N₂O₃、N₂O₅等多種氮氧化物（NO_X）。NO_X是造成酸雨、臭氧、光化學煙霧和灰霾污染的重要前體物，加強NO_X的綜合防治是解決眾多大氣污染問題的根本途徑和必然選擇。目前，最常用的煙氣脫硝方法是催化還原法和直接分解法。催化還原法主要是使用碳氫、液氨、氨氣、尿素和碳酸氫銨等作還原劑，將NO_X轉化為N₂；直接分解法是利用催化劑將NO分解為N₂和O₂。在催化工程實踐中，一般采用整體式催化劑，便于煙氣流通、減小壓降、避免煙塵堵塞，常用的整體式催化劑以堇青石蜂窩陶瓷為載體。一般來說，這種催化劑活性成分主要包括貴金屬（Pd、Pt、Rh等）或過渡金屬（V、W、Mn、Fe、Cr、Cu、Ni、Ce、Co等）的氧化物或復合氧化物。通常為防止催化劑中毒，煙氣脫硝前一般要先經過除塵裝置。除塵后煙氣溫度降低，要通過預熱氣體或者直接加熱催化劑的方式來實現催化劑的活化，才能促進煙氣的脫硝凈化。常采用的加熱方式包括：燃料燃燒預熱、電阻爐預熱、微波加熱（參見公開號CN102489152A）以及高能量射線加熱（參見公開號CN1114465C）等。因此，反應設備必須附加加熱裝置，從而存在使用過程中的能量損失較大、加熱效率低、凈化裝置體積大和運行成本較高的問題。

整體式催化劑一般是采用浸漬法制備，而浸漬法制備整體式催化劑的關鍵技術就是浸漬所用漿液的配制。在傳統整體催化劑的漿液配制中為了使涂層具有更好的粘結性和均勻性，一般會使用大量的有機溶劑，這不僅會大幅增加生產成本，而且生產過程也很容易造成環境污染。整體式催化劑的另一種制備方法是：現將粘結劑涂覆在載體上，再負載活性組分，這種方法的缺點是制備過程復雜，不利于推廣應用。

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發明內容

本發明的目的是提供一種基于導電性催化劑的加熱活化與催化氧化一體化的以電熱合金為載體的整體式催化劑。

本發明的另一目的為提供一種制備上述整體式催化劑的方法。

本發明的再一目的是提供上述整體式催化劑在煙氣脫硝中的應用。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種整體式催化劑，包括整體式電熱合金載體和負載在電熱合金載體上的催化劑涂層，所述催化劑涂層為貴金屬或過渡金屬氧化物。

所述催化劑涂層的含量為3-20wt%。

所述整體式電熱合金為整體式鐵鉻合金、整體式鐵鉻鋁合金或整體式鎳鉻合金，其形狀為螺旋狀、蜂窩狀、波紋狀、片狀或絲狀。

所述貴金屬為鉑、鈀或銠；所述過渡金屬氧化物為五氧化二釩、三氧化鎢、二氧化鈦、氧化鋯、氧化銅、氧化鉬、二氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化鈰、氧化鐵、氧化鑭和氧化鉻中幾種的混合物。

所述催化劑涂層還包括沸石分子篩，所述沸石分子篩為絲光沸石分子篩、β分子篩、ZSM-5沸石分子篩或超穩Y型分子篩。

所述催化劑涂層還包括助催化劑，助催化劑為氧化鋁、氧化鋇、氧化鉍或氧化鎂的一種或幾種。

一種制備上述整體式催化劑的方法，將整體式電熱合金載體置于含催化劑涂層原料的漿液中浸漬10-60分鐘，烘干，焙燒，得到整體式催化劑。

所述焙燒條件為：溫度500-650℃，時間2-3h。

上述整體式催化劑的制備方法還包括整體式電熱合金表面的預處理，所述整體式電熱合金表面的預處理為陽極氧化預處理或500-700℃焙燒預處理。

上述整體式催化劑在煙氣脫硝中的應用：先向整體式電熱合金載體中通入電流至催化劑的溫度為150-500℃，然后通入煙氣進行脫硝處理。

本發明以含有一氧化氮?、二氧化氮或氧化亞氮的廢氣模擬煙氣，進行脫硝實驗。