[發明專利]一種蜂窩體催化劑及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202011374775.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN114570435A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李子宜;劉應書;張璇;姜理俊;楊雄;劉夢溪;劉文海
• 申請（專利權）人: 中大匯智源創（北京）科技有限公司
• 主分類號: B01J35/04
• 分類號: B01J35/04;B01J23/889;B01J37/02;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 高海濤

本發明提供了一種蜂窩體催化劑及其制備方法、應用，所述蜂窩體催化劑的制備方法包括：將含有所述活性成分的催化劑原粉與粘結劑、分散劑混合形成混合物，加水形成浸漬液；將經過酸處理的所述陶瓷蜂窩載體反復經過依次在所述浸漬液中浸漬、干燥、焙燒的步驟得到所述蜂窩體催化劑。本發明的蜂窩體催化劑的制備方法顯著提高了催化劑本身的穩定性，降低了催化劑的活性成分的脫落率，提高了催化劑的CO催化效率。

技術領域

本發明涉及CO催化領域，具體而言，涉及一種蜂窩體催化劑及其制備方法、應用。

背景技術

鋼鐵燒結煙氣CO含量高，通常濃度可達6000～20000ppm(7500～25000mg/m³)，但目前尚未有具體凈化手段或明確環保指標及監管措施對燒結煙氣CO進行減排管控。煙氣CO直接排空，導致鋼廠內部及相關區域環境大氣中CO濃度水平普遍偏高。CO是劇毒氣體，當空氣中CO含量達到12000ppm時，會在1～3min內致人死亡。國家《工業企業設計衛生標準》(TJ36～1979)中要求居住區大氣中有害物質的最高CO容許濃度為3.00mg/m³(2.4ppm，一次值)；《職業性接觸毒物危害程度分級》(GBZ230～2010)中職業接觸限值最高CO容許濃度為20mg/m³(16ppm)。

開發針對燒結煙氣中CO的高效凈化脫除技術較為迫切。燒結煙氣流量大(100～200萬Nm³/h)、溫度較低(50～130℃)、濕度高(RH90％)，成分復雜，高效且適配的CO凈化技術有限。在眾多方法中，基于促進CO與煙氣中O₂(濃度約15％)反應轉化形成CO₂原理的低溫催化氧化法因凈化效率高、操作溫度低、易于操作和環境友好等特點而備受青睞。然而，催化劑的長期應用實踐證實，較低操作溫度會造成較低催化效率，高濕度則會導致常見貴金屬基或非貴金屬基催化劑嚴重失活，復雜煙氣成分亦會進一步加劇催化劑的失活速率。此外，大流量煙氣會在有限催化劑填裝占地空間條件下引起較大的風阻，提高風機能耗；對應較高速氣流的長期沖擊則會引起成型催化劑粉化，被吹入管路中造成堵塞問題。因此，在燒結煙氣嚴苛條件下保持催化劑催化活性及機械性能的長期穩定，并同時兼顧解決能耗、占地、管路堵塞等工程問題，成為當前燒結煙氣CO低溫催化氧化技術應用所面臨的最大挑戰。

在一氧化碳的選擇性氧化反應中，研究較多的催化劑有金、鉑和銠等貴金屬體系，但由于儲量有限和成本較高限制了此類催化劑的發展。目前廣泛用于凈化CO凈化的主要由霍加拉特顆粒催化劑與鉑、鈀等貴金屬整體式催化劑。霍加拉特催化劑極其怕水，使用時需要配用大量干燥劑；鉑、鈀貴金屬整體式催化劑具有較好的抗水性，但是成本高，使用溫度一般需要300℃以上，且貴金屬易燒結失活。該類催化劑具有優異的催化活性及穩定性，但是價格昂貴；非貴金屬一氧化碳催化劑主要為霍加拉特劑，礦井避難洞室以及其他密閉空間普遍采用將大量霍加拉特催化劑放在通風管道中的方式進行一氧化碳氣體凈化，這種凈化方式對一氧化碳凈化效率極低、并造成催化劑浪費。因此研究一種用于一氧化碳凈化的非貴金屬整體式催化劑具有重要社會意義。

此外，傳統CO氧化催化劑均為顆粒狀，使得催化劑的存在如下缺點(1)裝卸麻煩；(2)不易成型且機械強度不能達到要求；(3)傳質傳熱受阻很大，降低處理效率；(4)催化劑床層前后壓降相差大，增加能耗。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種蜂窩體催化劑，該蜂窩體催化劑通過采用陶瓷材料作為催化劑的載體，并通過對活性成分的合理配比提高了催化劑本身的催化效果，并同時提高催化劑的穩定性。

本發明的第二目的在于提供上述蜂窩體催化劑的制備方法，該制備方法通過采用多次浸漬干燥焙燒的方式以提高催化劑的負載量，并降低脫落率，從而可以使催化劑粉末負載的更加均勻，催化效果更為優異。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：