用于处理工业废气的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种废气净化多效催化剂，包括：基底，位于所述基底之上和/或内的第一催化剂层，以及位于所述第一催化剂层之上的第二催化剂层；所述第一催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；所述第二催化剂包括金属改性的分子筛和钯催化剂。将该催化剂能够有效地同时降低废气中的烃类和CO的含量，同时在氧气过量且无氨还原剂加入的条件下，降低废气中NO

【技术实现步骤摘要】
用于处理工业废气的催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种用于处理工业废气的催化剂及其制备方法，以及使用该催化剂处理工业废气的方法，属于废气净化领域。
技术介绍
化工废气具有来源广泛、成分复杂的特点。经过目标产物提纯和吸收后的排放废气大部分含有相对无害的氮气(N2)、水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)。但所述废气中还含有相对小含量的有毒/有害物质，例如原料中未参与目标产物合成的剩余部分(常见原料比如烷烃、烯烃、CO等)、来自过高燃烧温度下N2氧化生成的NOx等。为了降低废气的排放对大气造成的不良影响，需要采用特定的净化手段来降低或去除毒害组分的含量。对于烃类、CO等毒害的组分，利用催化氧化催化剂在较低的反应温度转化为CO2和H2O是行之有效的方法之一。例如CN106475128A提供了一种工业废气净化催化剂的制备方法。采用该方法提高了催化剂的抗烧结性能，提高了催化剂的稳定性，并且在苯系物的净化过程中表现出优秀的催化活性和稳定性。对于NOx，排放的废气中通常含有的过量的O2不利于其还原成为N2。因此，通常所采用的选择性催化还原(SCR)技术需要额外加入并借助含氮的还原剂(氨)将NOx转化成N2和H2O。对于使用氨的化学计量SCR反应化学反应方程式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O额外补加NH3所带来的问题在于：通常来讲，为了达到NOx转化的最大化，需要在SCR工艺过程中使用过量的NH3，而多余未反应氨的逃逸又是不利的。这就要求为了减少氨的逃逸，在SCR催化剂的下游安装氨氧化催化剂系统。常见的工业废气中存在的VOC(烃类、醇类、酯类等)也是被认为具有还原性质的组分。如果能够直接利用废气中的VOCs直接将NOx还原为无害的N2和H2O，不仅会简化相关技术的工艺流程，也能够降低治理环境问题的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的问题，提供一种用于处理工业废气的催化剂及其制备方法。该催化剂能够有效地同时降低废气中的烃类和CO的含量，同时在氧气过量且无氨还原剂加入的条件下，降低废气中NOx的含量。通过本专利技术发现，在多层催化剂的顶层中含Pd的起燃催化剂的加入能够降低净化废气所需要的温度，并且基本不影响NOx的降低效率和生成N2的选择性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种废气净化多效催化剂，包括：基底，第一催化剂和第二催化剂；所述第一催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；所述第二催化剂包括金属改性的分子筛和钯催化剂。根据本专利技术的优选实施方式，所述第一催化剂层位于基底之上和/或之内，所述第二催化剂层位于所述第一催化剂层之上。在本专利技术中，不同组分、涂层催化剂之间的结构特点能够带来特别好的催化效果。当待处理的废气经过催化剂时，首先经过第一层催化剂，再经过第二层催化剂，并且保证废气最后离开催化剂时是经过第一层催化剂的处理；这种结构能够在一定程度上调控催化反应的中间过程，影响催化效果。若采用其他的结构组合，难以得到本专利技术产生的效果。根据本专利技术的一些实施方式，所述第一催化剂的载体包括氧化物载体，优选所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化铈中的至少一种。根据本专利技术的优选实施方式，所述第一催化剂的贵金属包括Pt和/或Pd；优选所述贵金属元素和载体的重量比为(0.05-5):100。根据本专利技术的一些实施方式，所述第二催化剂中金属包括Cu和/或Fe，分子筛包括Beta分子筛、MOR分子筛和Y型分子筛中的至少一种；和/或，所述金属元素和分子筛的重量比为(1-5):100。根据本专利技术的优选实施方式，所述钯催化剂包括载体和负载在所述载体上的钯；所述载体包括非金属碳化物和/或非金属氮化物，优选包括BN和/或SiC。根据本专利技术的优选实施方式，所述金属改性的分子筛和钯催化剂的重量比为(70-90)：(30-10)。根据本专利技术的一些实施方式，所述第一催化剂层和第二催化剂层的上载量比例为(1-5)：(5-1)。根据本专利技术的优选实施方式，所述上载量是指以基底体积为基准，第一催化剂层或第二催化剂层的质量含量。根据本专利技术的优选实施方式，所述的基底为蜂窝状整体式流通基底；所述蜂窝状孔密度为100-600cpsi。根据本专利技术的优选实施方式，所述的第一催化剂层大部分作用在所述基底壁的内部或表面；第二催化剂层作用在第一催化剂层表面、基底壁的表面或内部。根据本专利技术的另一个方面，提供了上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1.分别制备第一催化剂和第二催化剂浆料；S2.将第一催化剂浆料涂覆在基底上，形成第一催化剂层；S3.将第二催化剂浆料涂覆在第一催化剂层上，形成第二催化剂层。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1包括：1A.将贵金属化合物负载到氧化物载体上，焙烧得到第一催化剂；1B.将金属负载到分子筛上，焙烧得到金属改性的分子筛；1C.将钯负载到非金属碳化物和/或非金属氮化物上，得到钯催化剂；1D.将金属改性的分子筛与钯催化剂混合，得到第二催化剂。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤1A可按照如下方法进行：将贵金属化合物、氧化物载体和水混合得到第一催化剂浆料。根据本专利技术的一些实施例，所述贵金属化合物包括贵金属可溶性盐的化合物，优选包括氯铂酸和/或硝酸钯。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤1B可按照如下方法进行：将分子筛加入到金属化合物溶液中浸渍，干燥焙烧，即得。根据本专利技术的一些实施例，所述金属化合物包括金属可溶性盐的化合物，优选包括硝酸铁和/或硝酸铜。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤1D可按照如下方法进行：将金属改性的分子筛和钯催化剂与水和铝溶胶混合，得到第二催化剂浆料。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2包括：将第一催化剂浆料涂覆在基底上，干燥、焙烧，在基底上形成第一催化剂层。根据本专利技术的优选实施方式，步骤S2中的焙烧温度为450-650℃，焙烧时间为1-10小时。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3包括：将第二催化剂浆料涂覆在第一催化剂层上，干燥、焙烧，在第一催化剂层上形成第二催化剂层。根据本专利技术的优选实施方式，步骤S3中的焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为2-8小时。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种处理工业废气的方法，包括：将工业废气与上述催化剂进行接触。该废气VOCs和氮氧化物，其中，废气中包含有碳氢化合物和氮氧化物。经过催化剂处理，可以达到如下的效果：1)部分VOCs吸附在在第二催化剂层，并与氮氧化物反应以生成N2、CO2和H2O；2)部分VOCs完全氧化生成CO2和H2O。附图说明图1表示根据本专利技术实施例的多个用于处理工业废气的催化剂的结构示意图：图2表示使用本专利技术实施例1的催化剂的非甲烷总烃和NO的转化率，以及产生N2的选择性结果图；附图标记说明：10、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理工业废气的催化剂，包括：/n基底，第一催化剂层和第二催化剂层；/n所述第一催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；/n所述第二催化剂包括金属改性的分子筛和钯催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于处理工业废气的催化剂，包括：
基底，第一催化剂层和第二催化剂层；
所述第一催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；
所述第二催化剂包括金属改性的分子筛和钯催化剂。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述第一催化剂层位于基底之上和/或之内，所述第二催化剂层位于所述第一催化剂层之上。


3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述第一催化剂的载体包括氧化物载体，优选所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化铈中的至少一种。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其特征在于，所述第一催化剂的贵金属包括Pt和/或Pd；优选所述贵金属元素和载体的重量比为(0.05-5):100。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化剂，其特征在于，所述第二催化剂中金属包括Cu和/或Fe，分子筛包括Beta分子筛、MOR分子筛和Y型分子筛中的至少一种；和/或，所述金属元素和分子筛的重量比为(1-5):100。


6.根据权利要求1-5中任意一项所述的催化剂，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜辰昊，陈航宁，赵相武，顾一丹，许丹丹，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11