[發明專利]一種用于己二酸裝置中多種污染物協同凈化的催化劑、制備及應用

在審

• 申請號: 202010133259.9
• 申請日: 2020-03-01
• 公開（公告）號: CN111530498A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陳標華;張傑;趙鐸;史紅軍;李英霞;陳聚良;屈建海;陳亞春;鐘儒學;朱子強;金保國;張軍明;劉水俠;趙瑞;馮繼偉;劉榮鴿;梁甫;徐宏寧
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;河南神馬尼龍化工有限責任公司;平頂山市普恩科技有限公司
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J37/30;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

一種用于己二酸裝置中多種污染物協同凈化的催化劑、制備及應用，屬于該催化劑由載體、助劑和金屬負載組成；所述載體為原位合成的SAPO?34分子篩其合成需要擬薄水鋁石和硅溶膠；所述助劑為四乙烯五胺(TEPA)、磷酸、二乙胺(DEA)，所述金屬負載為Fe和Cu；催化劑的主要活性組分為Fe₂O₃、Cu₂O等。該催化劑可用于己二酸生產或者硝酸生產中的尾氣治理領域。本發明中催化劑可以實現同時催化N₂O和NO_x的凈化反應，而且制備工藝簡單、原料來源廣，可以為環境治理領域提供有效的催化劑。

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，具體地說涉及一種沸石類的金屬復合氧化物催化劑催化分解N₂O和NO_x的NH₃-SCR反應及該類型的催化劑的制備方法。可用于己二酸和環己醇生產廠家排放的含氮廢氣的處理。

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，特別是其中各種氮氧化物，一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)已構成一系列重要的含氮大氣污染物，是形成霧霾的主要成因之一；另一方面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_x，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，而且對于大部分金屬氧化物催化劑而言如果單純用來催化分解N₂O具有良好的效果，但是由于其氧化性過強，無法應用于NH₃-SCR脫硝反應中，因此也不能實現對于己二酸廢氣完全處理。如果能實現這兩個反應的耦合催化，將大大縮減廢氣凈化的成本，可以對于環境保護，以及溫室氣體減排都具有重要意義。

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，提出一種新型雙功能分子篩基催化劑的原位制備方法，選擇出最佳的催化劑，并采用催化分解與催化還原的方法，可以將己二酸生產過程中產生的N₂O和NO_x(除N₂O外的其他氮氧化物，如NO)在同一個反應器中完成凈化。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催化分解和NH₃-SCR脫硝反應的雙功能催化劑的制備方法及應用包括以下步驟：