本发明专利技术涉及一种氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂及其应用。催化剂组成是以贵金属活性组分Pt，稀土元素助剂(La，Ce，Sm等)以及分子筛载体(MFI，BEA，CHA，FER，MOR等)。以氢气作为还原剂，使用上述催化剂可以在富氧条件下将氮氧化物转化为无害的氮气。所述反应的条件为，反应温度为100-400℃，氮氧化物浓度为100-2000ppm，氢气/氮氧化物比例为2-6，反应的体积空速(GHSV)为1000-60000h-1。本发明专利技术提供了一种高性能净化氮氧化物催化剂，可达到较高的氮氧化物转化率，并且工艺流程简单、绿色节能，适于大规模工业化推广应用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂及其应用。催化剂组成是以贵金属活性组分Pt，稀土元素助剂(La，Ce，Sm等)以及分子筛载体(MFI，BEA，CHA，FER，MOR等)。以氢气作为还原剂，使用上述催化剂可以在富氧条件下将氮氧化物转化为无害的氮气。所述反应的条件为，反应温度为100-400℃，氮氧化物浓度为100-2000ppm，氢气/氮氧化物比例为2-6，反应的体积空速(GHSV)为1000-60000h-1。本专利技术提供了一种高性能净化氮氧化物催化剂，可达到较高的氮氧化物转化率，并且工艺流程简单、绿色节能，适于大规模工业化推广应用。【专利说明】用于氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂及其应用
本专利技术涉及一种氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂及其应用。
技术介绍
氮氧化物(勵X〉是一类主要的大气污染物，主要包括一氧化氮(勵)和二氧化氮(^)。氮氧化物对生态环境造成严重的危害，它是引发酸雨和光化学烟雾的主要物种，可导致人眼红肿，视力减退，呼吸急促，头痛，肺水肿等疾病，甚至威胁人类生命。氮氧化物由于其危害大，难消除等特点已经受到全世界范围的广泛关注。催化还原法是氮氧化物净化的主要方法，在特定催化剂作用下，氮氧化物可以被还原为无害的氮气。以氨为还原剂，选择催化还原勵X的技术(順是1957年由公司开发并申请专利。后来日本在该国环保政策驱动下，成功研制出了现今被广泛使用的％05八102催化剂，并分别于1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运用。30？法目前已成为世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术，其主要反应为4順3—相0—02—相2^6！1200科研人员围绕册进行了大量的研宄工作，很多新催化剂体系可见专利报道⑴35198403 ；^82012184429)。然而，见尚存在一些缺点和瓶颈，还原剂见！3具有很强的腐蚀性，对管路和设备的要求非常高，造价昂贵；还原剂順3的加入比例要求精确控制，不足量的順3无法达到预想的净化效果，而过量的册13又会对环境造成二次污染。 与见比较，以氢气作为还原剂的选择催化还原反应(4-3(?)具有明显的优势:4-3(?反应发生的温度(一般? 1501:)远远低于順3-30？反应(300-4001:)，在实际应用过程中可以节约大量的能源消耗，同时降低了对设备的要求；氢是廉价易得的清洁还原剂，它比順3要便宜的多，并且没有順3的腐蚀性，避免了順3储藏运输过程中种种问题，大大增加了氮氧化物消除反应的经济性和可操作性。4-30？脱硝反应是一条清洁高效的环保路线，能有效避免已经工业化的册路线中的诸多缺点，具有重大的经济和社会效应。目前，关于贵金属与分子筛的4-30？催化剂用于氮氧化物氢气选择催化还原的研宄和实际应用鲜有公开，但是在贵金属与分子筛的催化剂中引入了稀土金属元素未见报道。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种新型用于氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂及其应用。本专利技术是以贵金属活性组分代，稀土元素助剂([1(?或&II等)以及分子筛载体(班^1，册八，？现，101？等)组成的催化剂。以氢气作为还原剂，在富氧条件下将氮氧化物转化为无害的氮气，是一种高性能净化氮氧化物催化剂，可达到较高的氮氧化物转化率，并且工艺流程简单、绿色节能，适于大规模工业化推广应用。 本专利技术提供的用于氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂是由贵金属％、稀土元素助剂以及分子筛为载体组成，其中的质量百分比组成为: ？七 0.1-5.0% 稀土元素0.2-20.0% 分子筛75-99.7%。 (各组分的质量百分比之和为100%)。 其中，稀土元素:匕、06, &11中的一种或几种；所述的分子筛为具有下述结构的硅酸铝分子筛通?1、8私、或101以及它们的磷酸硅铝分子筛等。 可选地，所述的稀土元素为0.2-5.0% ；所述的分子筛为3八?0-34 (31/^1 = 0.1)或281-5(31/八1 = 30)。 本专利技术提供的用于氮氧化物氢气选择还原催化剂的制备方法包括以下步骤: (1)按计量以具有即I，8私，撤，？现，101？等拓扑结构的硅酸铝分子筛或它们的磷酸硅铝分子筛作为载体，通过湿法浸渍引入稀土元素，在空气中450-5501:焙烧6-81！备用。 (2)将上述处理好的样品浸渍在氯铂酸溶液中，低温蒸干，在空气中450-6501焙烧6-81！，形成催化剂粉末。 (3)催化剂粉末通过直接挤压成型或涂敷于具有固定形状的基质(如堇青石陶瓷或金属波纹板)，获得整体式催化剂。 本专利技术提供的用于氮氧化物氢气选择还原催化剂的应用方法包括以下步骤:将上述催化剂放入固定床反应器中，应用于氢气选择催化还原氮氧化物反应中，反应温度为100-4001，反应入口氮氧化物浓度为100-2000卯0，氢气/氮氧化物质量比为2-6 ；反应的体积空速(6?^)为 1000-6000011-1。 本专利技术提供的用于氮氧化物氢气选择还原催化剂可应用于固定源氮氧化物排放后处理，如火电厂烟气脱硝，水泥厂烟气脱硝以及硝酸厂尾气净化过程。 本专利技术提供的用于氮氧化物氢气选择还原催化剂与现有技术相比，本专利技术具有的优点和效果如下: 1)催化剂表现出优异的氮氧化物净化效果，氮氧化物净化效率可达75-85%。2)催化剂组分绿色无毒，原料广泛而普遍；3〉氢选择催化还原氮氧化物反应温度低，大大节约能源。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术使用的催化剂应用于模拟火电厂烟气脱硝流程及效果示意图。 图2为本专利技术催化剂应用于氢气选择催化还原氮氧化物效果图。 图3为本专利技术^卜匕/231-5催化剂应用于氢气选择催化还原氮氧化物效果图。 【具体实施方式】 下述实施例中所涉及的具体实验方法和设备如无特殊说明，均为常规方法或按照制造厂商说明书建议的条件实施。所涉及的试剂均为市售。 实施例1 1) ^^-06/8^0-34 催化剂制备 将(? (^3) 3完全溶于水得到11的溶液，将已除模板剂的3八?0-34 (81/^1 = 0.1)加入上述溶液中，控制(^/^90-34质量分数为0.02，常温搅拌后于801:烘干剩余水分，然后在5001:焙烧6匕得到2%以氯铂酸溶液为前驱体，通过等体积渍法在2%06/8^0-34 中引入 0.5% ？七，然后在 550X:焙烧 6匕，得到 0.5% ？1~2% (^6/3八?0-34。 2)将0.5% ？卜2% ￠6/^90-34催化剂通过湿法涂覆于堇青石蜂窝陶瓷基质表面，0.5% ？1~2% 06/8^0-34 催化剂涂覆量为 20%。 3)将0.5% ？1~2% 06/8^0-34/堇青石整体式催化剂放入长为50挪、内径2挪的不锈钢固定床反应器中，催化剂放在反应器的中部恒温区，反应入口处:氮氧化物=1500卯III ；氢气=5000卯III ；氧气=5% ；水蒸气=8% ；二氧化硫=25卯111 ；反应温度=120-1501:，反应空速为 500001^1。 4)产物用氮氧化物分析仪与小型质谱仪进行在线分析。所用氮氧化物分析仪型号为瑞士 ￡(30 ？1178108 01)62，质谱仪型号为德国普发0皿18仏1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于氮氧化物氢气选择催化还原的催化剂，其特征在于该催化剂由贵金属活性组分，稀土元素助剂以及分子筛载体组成，其中的质量百分比组成为：Pt 0.1‑5.0％稀土元素 0.2‑20.0％分子筛 75‑99.7％。其中，稀土元素：La、Ce、Sm中的一种或几种；所述的分子筛为具有下述结构的硅酸铝分子筛：MFI、BEA、CHA、FER或MOR，以及它们的磷酸硅铝分子筛。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李兰冬，关乃佳，武光军，戴卫理，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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