一种VOCs废气处理催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种VOCs废气处理催化剂，所述催化剂以多孔金属作为载体，载体上涂覆有涂料；所述涂料包括Pt复配LaMnO3钙钛矿型复合氧化物、以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物为载体改性剂、γ‑Al2O3粉末；上述催化剂配比为：1)LaMoO3钙钛矿型复合氧化物占催化剂总质量的2～10wt％；2)Pt贵金属占催化剂总质量的0.1～2wt％；3)以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物形成的第二载体改性剂占催化剂总质量的0.5～2wt％。本发明专利技术催化剂制备方法为：首先是制作高孔隙率的多孔金属载体，其次配制活性金属组分溶液，再次是将活性金属溶液与粘合剂等涂覆至多孔金属载体上，最后，高温烧结得到目标催化剂。本发明专利技术催化剂具有低压降，低温活性高，耐高温、耐污染的特点。

A VOCs catalyst for waste gas treatment and its preparation method

The invention discloses a VOCs waste gas treatment catalyst. The catalyst is coated with porous metal as carrier and coating on the carrier. The coating includes Pt compound LaMnO3 perovskite type compound oxide, one or more solid solution oxide as carrier modifier and gamma Al2O3 powder, in the transition metal element; The ratio of the catalyst is 1) 1) the perovskite type compound oxide accounted for 2 ~ 10wt% of the total mass of the catalyst; 2) Pt precious metals accounted for 0.1 ~ 2wt% of the total mass of the catalyst; 3) second carrier modifiers formed by one or more of the solid solution oxides made from the transition metal elements accounted for 0.5 to 2wt% of the total mass of the catalyst. The preparation method of the invention is as follows: first, the porous metal carrier with high porosity is made, then the active metal component solution is prepared, and the active metal solution and the adhesive are applied to the porous metal carrier, and the target catalyst is obtained at the end of high temperature sintering. The catalyst has the characteristics of low pressure drop, low temperature activity, high temperature resistance and pollution resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs废气处理催化剂及其制备方法
本专利技术属于环境保护催化材料和大气污染治理
，具体涉及一种VOCs废气处理催化剂及其制备方法。
技术介绍
挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds，以下简称VOCs)是一系列易挥发的且易燃有毒的有机化合物的总称，包括烷烃、烯烃、芳香烃、醇类、醛类、酮类、卤代烃等。VOCs处理的技术路线大致分为两种，即回收技术与销毁技术。目前国内石油化工工业普遍采用的VOCs处理工艺为“冷凝+吸附”或“吸附+吸收”的分段式技术路线，其核心目的在于对石化工业的仓储和运输过程中泄放的油气进行回收，从而提高经济效益。然而，侧重VOCs回收的技术路线很难再响应更加严格的排放标准，因此将现有VOCs处理装置与可以高效深度销毁VOCs介质的低温催化氧化技术相结合将成为未来趋势中的主流。低温催化氧化法所采用的催化剂通常以金属或金属氧化物辅以一定配比的载体和助剂制成，以活性金属元素类型的不同可以将催化剂分为贵金属催化剂和过渡金属催化剂。专利CN106902838A公布了一种整体式复合催化剂，其所述主要活性成分为Fe、Ni、Cu、Cr、Mn的复合氧化物，助剂为La、Zr、Ti的复合氧化物，载体为堇青石蜂窝陶瓷或γ-Al2O3。该型非贵金属催化剂制备成本低廉，但在对甲苯的催化氧化反应中，T10(达到10％转化率时的温度)超过250℃，而T90(达到90％转化率时的温度)接近或超过350℃。T99数据并未公布，但从已公布的反应温度来看，其T99应远高于甲苯催化氧化反应的正常温度(200-300℃)。相较于过渡金属催化剂，Pt系和Pd系的贵金属催化剂具有用量较少、转化率高、完全反应温度低、能耗低等特点，多适用于非氯代VOCs在中低浓度下的深度处理。专利CN106732585A公布了一种Pd系贵金属催化剂，该催化剂除活性组分Pd外，还包括以Ce、Zr、La、Ba的复合氧化物为主的助剂以及堇青石蜂窝陶瓷和γ-Al2O3混合制成的载体。该型催化剂有良好的耐硫性能，但由于活性组分Pd的用量较低，导致T99超过300℃。除贵金属负载量外，贵金属在催化剂表面的分散程度对催化剂整体活性和寿命有决定性影响。待处理气体在催化剂床层的空速也是评价催化剂性能的重要指标。高空速催化剂的最大优点在于可以在相同工况下直接减少催化剂用量、减小反应器体积、降低催化剂床层压降；相反，适用空速较低的催化剂其实际使用量会成倍提高，且相应的技术规格要求也难免会随之上升。目前的VOCs催化剂或存在着活化温度高，反应温度高，或抗积炭能力弱导致床层压降大等缺点。本专利技术旨在解决现有技术瓶颈，提供一种高空速、低压降、高转化效率的VOCs低温氧化催化剂。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种以特殊空间结构的多孔金属为载体，以贵金属Pt和LaMnO3为复合活性组分，过渡金属元素制成的固溶体氧化物为载体改性剂(活性助剂)的低温VOCs废气处理催化剂。为实现上述目的之一提供一种VOCs废气处理催化剂，本专利技术采用了以下技术方案：一种VOCs废气处理催化剂，所述催化剂以多孔金属作为载体，载体上涂覆有涂料；所述涂料包括催化活性组分、第二载体、第二载体改性剂，所述催化活性组分为Pt复配LaMnO3钙钛矿型复合氧化物；所述载体改性剂为以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物；上述催化剂配比为：1)LaMoO3钙钛矿型复合氧化物占催化剂总质量的2～10wt％；2)Pt贵金属占催化剂总质量的0.1～2wt％。3)第二载体为γ-Al2O3粉末，占催化剂总质量的10～20wt％；4)第二载体改性剂为以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物，该载体改性剂占催化剂总质量的0.5～2wt％。优选的，所述第二载体改性剂是以La、Ce、Pr、Y过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物，其中：CeO2占催化剂总质量的0～1.5wt％；La2O3占催化剂总质量的0～1.5wt％；Pr2O3占催化剂总质量的0～2wt％；Y2O3占催化剂总质量的0～1wt％。优选的，所述多孔金属载体采用丝径为0.1-1mm的316L金属丝，立体编制的多孔金属孔径分布为100-1000μm，孔隙率大于90％。该载体具有高孔隙率和非线性通道。优选的，所述催化剂中涂料还包括粘合剂。进一步的，所述粘合剂用量占催化剂总质量的0.1～0.5wt％；所述粘合剂为水铝石或硅溶胶。更进一步的，所述粘合剂用量占催化剂总质量的0.3～0.5wt％。本专利技术还提供了一种VOCs废气处理催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)采用丝径为0.1-1mm的316L金属丝，进行立体编制，编制的多孔金属孔径分布为100-1000μm，孔隙率大于90％；将多孔金属切割成所需形状大小，并清洗表面杂质；(2)将定量的前驱物(此处前驱物为元素La、Ce、Pr、Y的硝酸盐)水溶液与γ-Al2O3粉末混合成浆，烘干后煅烧，再将煅烧后固体研磨成纳米级颗粒，得到改性后的γ-Al2O3粉末；(3)将LaMoO3和Pt活性组分的前驱物(此处前驱物为元素La、Mo、Pt的硝酸盐)溶于水，加入上述改性后的γ-Al2O3粉末混合成浆，烘干后煅烧，再将煅烧后固体研磨成纳米级颗粒粉末；(4)将步骤(3)中所得粉末与水、粘合剂混合搅拌制成涂料，涂覆于预处理过的多孔金属载体上，干燥并煅烧后得到所述催化剂。优选的，步骤(2)中，烘干温度为105-120℃，时间为8至24小时；煅烧温度为600-700℃，时间为4至8小时。进一步的，步骤(2)中，烘干温度为110-115℃，时间为12至16小时；煅烧温度为600-650℃，时间为4至6小时。优选的，步骤(3)中，烘干温度为105-120℃，时间为8至24小时；煅烧温度为600-700℃，时间为4至8小时。进一步的，步骤(3)中，烘干温度为110-115℃，时间为12至16小时；煅烧温度为600-650℃，时间为4至6小时。优选的，步骤(4)中，烘干温度为105-120℃，时间为8至24小时；煅烧温度为600-700℃，时间为4至8小时。进一步的，步骤(4)中，烘干温度为110-115℃，时间为12至16小时；煅烧温度为600-650℃，时间为4至6小时。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术的催化剂通过引入Pt复配LaMnO3钙钛矿型复合氧化物作为活性组分，有助于低碳烷烃(乙烷、丙烷)在低温下的转化率，同时提高了贵金属Pt在催化剂表面的分散度，以降低烧结导致催化剂活性降低的可能性，在保证转化率的同时降低了反应温度和催化剂耐受高温的能力。因此，本专利中的催化剂通过选取具有直接活性并能间接辅助贵金属分布的Pt复配LaMnO3钙钛矿型复合氧化物来有效提高催化剂的活性和寿命。2)本专利技术的催化剂通过引入少量的以La、Ce、Pr、Y等过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物作为催化剂第二载体的改性剂，强化了催化剂在销毁大分子VOCs介质时的抗积碳能力。3)结合本专利技术催化剂的多孔金属载体的机械结构及抗积碳能力，其应对大风量下的大分子VOCs介质具有比一般催化剂更强的处理效果。4)综上所述，本专利技术相较现有技术而言的创新点在于：一、活性组分采用贵金属与非贵金属组合；降低了反应温度，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VOCs废气处理催化剂，其特征在于：所述催化剂以多孔金属作为载体，载体上涂覆有涂料；所述涂料包括催化活性组分、第二载体、第二载体改性剂，所述催化活性组分为Pt复配LaMnO3钙钛矿型复合氧化物；所述载体改性剂为以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物；所述催化剂配比为：1)LaMoO3钙钛矿型复合氧化物占催化剂总质量的2～10wt％；2)Pt贵金属占催化剂总质量的0.1～2wt％；3)第二载体为γ‑Al2O3粉末，占催化剂总质量的10～20wt％；4)第二载体改性剂为以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物，该载体改性剂占催化剂总质量的0.5～2wt％。

【技术特征摘要】
1.一种VOCs废气处理催化剂，其特征在于：所述催化剂以多孔金属作为载体，载体上涂覆有涂料；所述涂料包括催化活性组分、第二载体、第二载体改性剂，所述催化活性组分为Pt复配LaMnO3钙钛矿型复合氧化物；所述载体改性剂为以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物；所述催化剂配比为：1)LaMoO3钙钛矿型复合氧化物占催化剂总质量的2～10wt％；2)Pt贵金属占催化剂总质量的0.1～2wt％；3)第二载体为γ-Al2O3粉末，占催化剂总质量的10～20wt％；4)第二载体改性剂为以过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物，该载体改性剂占催化剂总质量的0.5～2wt％。2.根据权利要求1所述的一种VOCs废气处理催化剂，其特征在于：所述第二载体改性剂是以La、Ce、Pr、Y过渡金属元素中的一种或多种制成的固溶体氧化物，其中：CeO2占催化剂总质量的0～1.5wt％；La2O3占催化剂总质量的0～1.5wt％；Pr2O3占催化剂总质量的0～2wt％；Y2O3占催化剂总质量的0～1wt％。3.根据权利要求1所述的一种VOCs废气处理催化剂，其特征在于：所述多孔金属载体采用丝径为0.1-1mm的316L金属丝，立体编制的多孔金属孔径分布为100-1000μm，孔隙率大于90％。4.根据权利要求1所述的一种VOCs废气处理催化剂，其特征在于：所述催化剂中涂料还包括粘合剂。5.根据权利要求4所述的一种VOCs废气处理催化剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜先，马洪玺，张文军，
申请(专利权)人：上海蓝科石化环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31