[發(fā)明專利]一種貴金屬涂層-載體催化劑、制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011531798.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114653364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉經(jīng)偉;朱偉;孟杰;李澤壯;徐駿;汪洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/63
• 分類號(hào): B01J23/63;B01J23/644;B01J23/648;B01J23/652;B01J23/656;B01J23/89;B01J29/03;B01J29/85;B01J35/10;B01J37/02;B01D53/72;B01D53/86
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳巍;梅黎

本發(fā)明涉及一種貴金屬涂層?載體催化劑、制備方法及其應(yīng)用。所述貴金屬涂層?載體催化劑制備方法簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度高、涂層耐磨性好，不易脫落，耐水熱穩(wěn)定性強(qiáng)，具有良好的揮發(fā)性有機(jī)物催化降解性能和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種貴金屬涂層-載體催化劑。更具體而言，本發(fā)明涉及在載體上涂覆有貴金屬涂層的貴金屬涂層-載體催化劑及其制備方法。本發(fā)明還涉及貴金屬涂層-載體催化劑在催化氧化處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物(VOC或VOCs)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的日益提高，吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法、高溫焚燒法以及催化氧化法等回收技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種含揮發(fā)性有機(jī)物(VOC或VOCs)的廢氣的回收/治理。其中，吸附法適用于500-3000 h^-1較低的空速下脫除廢氣中低濃度的揮發(fā)性有機(jī)污染物的處理，具體采用多孔基體吸附截留的方式將高沸點(diǎn)的組成(C5以上)吸附在其表面或孔道，這一過(guò)程幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，吸附飽和后的基體需要再生解吸以獲得再次吸附性能，基體的使用周期在1-2年后作為危險(xiǎn)固廢處置。吸收法基于相似相溶原理采用高沸點(diǎn)的溶劑(如低溫柴油)將VOCs中的高沸點(diǎn)組成吸收形成富液，富液經(jīng)過(guò)解吸后返回體系中再次用于吸收。冷凝法是根據(jù)有機(jī)物在不同溫度下的飽和蒸氣壓不同，通過(guò)降溫和/或加壓方式將有機(jī)物冷凝為液體，從氣相中去除加以凈化的過(guò)程。膜分離過(guò)程可采用有機(jī)聚合膜、無(wú)機(jī)膜和生物膜，然而這些膜材料存在通量低、選擇性差和不適合高空速處理等缺點(diǎn)。高溫焚燒發(fā)對(duì)于溫度要求很高，一般超過(guò)800℃，雖然可以達(dá)標(biāo)治理，但要補(bǔ)充大量的助劑易燃?xì)怏w如天然氣等保持燃燒的溫度，能量消耗大。

與上述各方法相比，催化氧化法是在催化劑的作用下使有機(jī)廢氣發(fā)生無(wú)焰燃燒，具有選擇性高和反應(yīng)溫度低等優(yōu)點(diǎn)，其反應(yīng)溫度一般低于500℃，產(chǎn)物是無(wú)毒的CO₂和H₂O，催化氧化適合處理的揮發(fā)性有機(jī)物中非甲烷總烴通常高于500mg/m³。催化氧化最為核心的是催化劑，分為貴金屬和過(guò)渡金屬氧化物兩類催化劑。貴金屬催化劑具有活性高、起燃溫度低、穩(wěn)定性好和使用周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格昂貴，不適合處理含有硫的有機(jī)氣體。非貴金屬主要以過(guò)渡金屬氧化物為主，具有較好的抗中毒性能和氧化活性，但催化劑存在壽命短、活性低和起燃溫度高等缺點(diǎn)。ZL200510060542.9公開(kāi)了一種稀土復(fù)合多孔氧化鋁負(fù)載鈀催化劑的制備方法，該催化劑以蜂窩基體陶瓷為載體，采用溶膠浸涂法涂覆水合氧化鋁、熱吸附法負(fù)載鈰-鋯氧化物和負(fù)載金屬鈀活性組分，在10000~30000h^-1空速下，催化劑對(duì)甲苯和乙酸乙酯的完全氧化溫度分別為180~200℃和260~280℃，但該專利沒(méi)有提到溴化物對(duì)催化劑活性及壽命的影響。US4983366公開(kāi)了一種含烴類和一氧化碳的廢氣催化轉(zhuǎn)化的方法及相關(guān)的凈化裝置，該方法使廢氣通過(guò)含氧化鋁、二氧化硅和/或含有氧化物或鋇、錳、銅、鉻和鎳的沸石，再通過(guò)含有鉑和/或鈀或銠的催化劑，該催化劑特別適用于處理氯乙烯生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢氣，但是，該催化劑沒(méi)有提到高強(qiáng)度基體對(duì)貴金屬催化劑壽命的影響。CN95197182.4公開(kāi)了一種處理含有鹵化的有機(jī)化合物、非鹵化的有機(jī)化合物、一氧化碳或其混合物的氣體的催化劑和方法，該催化劑的特點(diǎn)為含有至少一種鉑族金屬、氧化鋯和至少一種錳、鈰或鈷的氧化物。CN200610047791.9提供了一種有機(jī)廢氣的凈化方法，特別是含乙醛、乙二醇及PTA粉塵等的有機(jī)廢氣的凈化方法，如聚酯廢氣的處理方法，其中催化燃燒采用含鉑、鈀或含CuO、MnO₂的蜂窩狀催化劑?？迫R恩公司在CN201810125199.9中披露了用于VOC和鹵化VOC排放物控制的低成本氧化釕系催化劑，其催化劑包括貴金屬鉑系金屬例如釕和鉑，鈰鋯固溶體以及氧化錫和氧化硅等組分。根據(jù)報(bào)道，科萊恩開(kāi)發(fā)的EnviCat VOC催化劑去除有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)和一氧化碳(CO)效率高，同時(shí)熱力能耗又能節(jié)省達(dá)40%。CN201410455174.7介紹了一種包括氧化鐵、四氧化三鈷、氧化鎳、氧化銅、氧化釩、氧化鉻、二氧化錳或氧化鈰非貴金屬氧化物組分的催化劑，這種催化劑組分涂層于載體上，制備成用于甲烷和其他VOC氣體的催化燃燒催化劑。