[發明專利]用于液氮洗尾氣臨氧條件氧化的催化劑及制備方法和用途

有效

• 申請號: 201911038670.1
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110721683B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張秋林;常木藍;寧平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J23/656
• 分類號: B01J23/656;B01J23/89;F23G7/07;B01D53/86;B01D53/62;B01D53/72
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 馬超前

本發明公開了一種用于液氮洗尾氣臨氧條件氧化的催化劑及其制備方法和用途，該催化劑由介孔載體材料和貴金屬活性組分組成；或，由介孔載體材料、貴金屬活性組分和助催化劑組成。介孔載體材料為CeO₂?ZrO₂?MnO₂?Al₂O₃，其是在Al₂O₃孔道內原位沉積生長CeO₂?ZrO₂?MnO₂固溶體所得，Al₂O₃占介孔載體材料總質量的30％～60％，CeO₂?ZrO₂?MnO₂占介孔載體材料總質量的40％～70％。貴金屬活性組分為Pd和Ag中的一種或兩種。本發明的催化劑在化學計量氧過量0.1～0.3％的臨氧條件下催化效率高，在不產生積碳的前提下使CO、CH₄完全轉化，產生的高熱惰性氣體應用于工業。

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體涉及一種用于液氮洗尾氣臨氧條件氧化的催化劑及制備方法和用途。

背景技術

煤氣經液氮洗精脫CO后排出的尾氣稱為液氮洗尾氣，熱值約為1200-2100kJ/m³，主要由CO(5-10％)、H₂(1-4％)、CH₄(1-1.5％)和N₂等氣體組成。

我國作為能源消耗大戶，為了滿足各個行業的能源需求，每年需要生產大量的合成氨，僅2018年全國累計生產合成氨5612萬噸，產生液氮洗尾氣2.2×10¹⁰m³，富含熱量約4.5×10¹³kJ，有的企業無法利用就直接排放，這樣不僅浪費了大量的能源，還嚴重污染了環境。

液氮洗尾氣中不含氧，雖然CO含量較高，但補加空氣直接燃燒很不穩定，且在直接催化燃燒時，其反應觸媒溫度持續在800℃左右，最高可達950℃，而觸媒中心偏高的溫度極易導致催化劑因燒結而失活，較難在工業大規模應用。

為此，中國專利CN201610705294.7公開了一種用于液氮洗尾氣中低濃度可燃組分缺氧燃燒的負載型催化劑及其制備方法和應用，其負載型催化劑中載體材料為CeO₂-ZrO₂-Al₂O₃介孔載體，負載型催化劑中活性組分為Pd、Pt和Rh中的一種或幾種，負載型催化劑中助催化劑為Fe、Mn、Co、Ce、La、Y、K、Sr和Ba金屬氧化物中的一種或幾種，該催化劑在催化液氮洗尾氣中可燃組分缺氧燃燒中應用，雖然其在缺氧段通過調節溫度有效避免了催化燃燒過程中催化劑的積碳失活，但為確保CO和CH₄的高轉化率，通入的氧氣含量最終大于4％，而反應后廢氣中的高氧含量限制了其廢熱資源化利用，因此需要補充大量的N₂降低氧氣的含量，這樣既降低了廢氣的熱值，也消耗了大量的N₂。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于液氮洗尾氣臨氧條件氧化的催化劑及制備方法和用途，該催化劑解決了現有催化劑使用通入的氧含量較大的問題，在臨氧條件下催化效率高，且在不產生積碳的前提下，可使CO、CH₄完全轉化，產生的高熱惰性氣體應用于工業。

為了達到上述目的，本發明提供了一種用于液氮洗尾氣臨氧條件氧化的催化劑，該催化劑由介孔載體材料和貴金屬活性組分組成；或，由介孔載體材料、貴金屬活性組分和助催化劑組成。