[發明專利]一種高效率凈化己二酸煙氣催化劑的制備及應用

有效

• 申請號: 201811534727.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109603904B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 徐宏寧;陳標華;張傑;李英霞
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J29/72
• 分類號: B01J29/72;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種高效率凈化己二酸煙氣催化劑的制備及應用，屬于煙氣處理技術領域。選擇出最佳的催化劑，并采用在較低的溫度下，可以將己二酸生產過程中產生的N₂O在反應器中完成凈化。該催化劑具有較高的催化活性和選擇性，而且制備過程相對簡單，成本低廉，具有工業應用價值。

技術領域

本發明屬于一種用于己二酸生產廢氣的凈化處理的催化劑制備方法及應用，具體地說涉及一種負載型沸石分子篩催化分解N₂O及該類型的催化劑的制備方法。可用于己二酸和環己醇以及硝酸生產廠排放的含氮廢氣的處理，屬于煙氣處理技術領域。

背景技術

近幾年來由于己二酸市場價格上漲迅速，我國的己二酸裝置數量也迅速增加，2016年的年產量已經達到350萬噸，幾乎占全球產能的一半。而在己二酸生產中，會產生大量的廢氣，特別是已二酸生產中還會產生數量大且純度高的一氧化二氮(N₂O)，N₂O是一種重要的溫室氣體，其增溫潛能(GWP)是二氧化碳的310倍，甲烷的21倍，同時也對臭氧層造成巨大的，而在紫外線的作用下也會成為光化學煙霧的構成部分。

目前針對己二酸廢氣而言，在國內還沒有一套成熟的處理工藝，問題主要集中于笑氣分解需要的500-900℃的高溫，在這一條件下現有的很多催化劑很難保持活性和穩定性，使得無法達到要求的處理效果，另一個問題是廢氣本身含有的氮氧化物并不能在這個過程中被脫除，需要再額外增加脫硝裝置，因此導致己二酸廢氣的整套處理裝置成本過高，工藝流程長，處理工程中產生二次污染，因而限制了己二酸裝置廢氣處理成套工藝的發展。專利CN101376107發明的負載有金的鈷鋁復合氧化物具有良好的低溫催化N₂O分解的性能，但由于其負載的貴金屬數量較大，使得其成本過高而且容易中毒，因此很難在工業化中應用；CN102513117中所述的氧化銅-氧化鈰復合金屬氧化物作N₂O分解催化劑，由于在使用過程中廢氣存在部分酸性氣體(NO，NO₂等)，可能與水蒸氣形成酸霧，對金屬氧化物有腐蝕作用因而會使得整個催化劑結構崩塌進而失活。

發明內容

本發明的目的在于解決己二酸生產裝置廢氣的污染問題，提出一種新型原位合成分子篩基催化劑的制備方法，選擇出最佳的催化劑，并采用在較低的溫度下，可以將己二酸生產過程中產生的N₂O在反應器中完成凈化。該催化劑具有較高的催化活性和選擇性，而且制備過程相對簡單，成本低廉，具有工業應用價值

本發明提出的一種用于N₂O催化分解的高性能催化劑的原位制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)取一定量的NaAlO₂和NaOH溶解到去離子水中，攪拌充分溶解，然后加入白炭黑攪拌，使其形成均勻的凝膠；然后稱取Co(NO₃)₂·6H₂O和商業Beta分子篩，加入去離子水攪拌溶解，待均勻后加入之前形成的凝膠并攪拌混合均勻，最后轉移到動態反應釜中，在120℃下晶化144小時，此過程中不斷通入N₂和N₂O的混合氣體，控制壓力在0.9-1Mpa；所得產物過濾，去離子水洗滌至pH＝7～7.5，干燥；

(2)步驟(1)干燥后的固體經過研磨后浸沒到0.5-2mol/l的NH₄NO₃溶液中，進行80℃水浴加熱攪拌8h，過濾取出濾餅，干燥研磨并放入馬弗爐中，550℃下焙燒4h，即得到原位合成的Co-Beta催化劑。

NaAlO₂：NaOH：白炭黑的質量比優選為(0.1-0.5)：(1-3)：(0.7-1.2)；白炭黑與Co(NO₃)₂·6H₂O的用量關系使得鈷硅比為1:10-1:200；NaAlO₂與Beta分子篩的質量比為(1-3)：(0.7-1.2)。