一种用于处理含有NO制造技术

本发明专利技术公开了一种用于处理含有NO

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂及系统
本专利技术涉及一种用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂及其制备方法，包含该催化剂的系统，以及使用该系统处理废气的方法，属于废气净化领域。
技术介绍
众所周知，工业生产过程中排放的废气和汽车尾气是大气中污染物的主要来源。工业上的不同行业，例如石化、印刷、制药、喷漆等，其排放的废气中的主要污染物种类繁杂且含量差异大。在石油炼制过程所排放的废气中，往往含有低碳烷烃、低碳烯烃、甲苯、二甲苯等有机物组分；制药生产过程中排放的废气会含有其他醇类、酯类以及含氯含氮的有机化合物，而汽车尾气中则有相当量的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物。这些废气中存在的无机物(NOx、CO)和挥发性有机物(VOCs)往往会导致二次污染物的形成，例如大气中的二次有机气溶胶、光化学烟雾等，都会对人类和环境造成严重的危害。由于废气带来的污染面广、危害大、治理难度大，研究废气净化对于人类社会可持续发展具有重要意义。催化氧化，或催化燃烧技术是一种VOC的减排技术，其可用于大多数含有可氧化污染物，如烃类、醇类、苯系物、酯类等的高效去除。在该方法中，上述提到的污染物与过量的氧充分反应并且深度氧化，产生CO2和H2O这类对大气无害的气体进行排放。但对于一些含有N元素的污染物，例如胺类、腈类的污染物，该方法存在局限性，这是由于深度氧化会产生NOx这种二次污染物导致的。针对此，目前通常采用氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术对NOx去除。该技术无论是在固定源还是移动源中都有良好的表现，代表了实现NOx减排的最佳方案之一。通常情况下，需要额外向任意待处理的废气流中补加稍过量NH3，以达到对NOx高效去除。而这一部分过量的氨如果不经处理同样会带来许多的环境问题。尤其当其处于溶于水的化学状态时，会具有较强的腐蚀性。为此，可能还需要在反应系统之补加其他功能的催化剂(氨氧化催化剂)，才能达到废气流的全面净化。因此，希望当面对既含有烃类、酯类、苯系物这样可氧化的排放物和NOx这样需还原的排放物的废气流时，能够直接利用排放物之间的化学反应(可氧化的排放物还原NOx)达到对废气流的净化，产生N2、H2O和CO2。满足该条件的反应系统无需考虑额外的NH3-SCR反应设备和处理从NH3-SCR反应设备中逃逸的氨。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的问题，提供一种用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂及其制备方法，包含该催化剂的系统，以及使用该系统处理废气的方法。本专利技术的催化剂和系统能够利用VOC作为还原剂吧废气中的NOx催化去除，同时去除废气中的VOCs。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂，包括：基底，位于所述基底之上的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其上的贵金属和过渡金属氧化物；所述第二催化剂包括天然沸石和/或合成沸石类分子筛。根据本专利技术的一些实施方式，所述第一催化剂层占基底总长的20-50％，优选为30-40％；所述第二催化剂层占基底总长的50-98％，优选为80-95％。所述第一催化剂层和第二催化剂层可有部分重叠。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、氧化镧、氧化铈、氧化锆、氧化钇、和氧化镨中的至少一种。根据本专利技术的优选实施方式，所述贵金属包括Pt和/或Pd；所述过渡金属氧化物包括铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，在所述第一催化剂中，以载体的重量为100％计，所述贵金属的重量含量为0.05-2％，所述过渡金属氧化物的重量含量为0.5-15％。根据本专利技术的优选实施方式，所述第二催化剂具有微孔结构，所述微孔的孔径小于2nm。根据本专利技术的优选实施方式，所述分子筛选自结构类型为MFI、BEA、CHA和MOR的硅铝类分子筛，优选为结构类型为CHA的硅铝类分子筛，更优选选自金属元素Cu、Fe及其组合物修饰的分子筛。根据本专利技术的一些实施例，所述分子筛中的金属含量为1-10％。根据本专利技术的一些实施方式，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。本专利技术的催化剂中包含第一催化剂和第二催化剂，第一催化剂能够活化VOCs，第二催化剂能够选择性催化还原NOx。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；S2.将第一催化剂涂覆在基底的一端，干燥后焙烧，形成第一催化剂层；S3.将第二催化剂涂覆在基底的另一端，干燥焙烧，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：1)将部分过渡金属前驱物和全部贵金属前驱物负载在载体颗粒上，干燥，在400-650℃焙烧2-6小时，得到组分A；另外单独地，将另外一部分的过渡金属前驱物利用沉淀剂沉淀，干燥，在300-550℃焙烧2-6小时，得到组分B；组分A和B合并为第一催化剂；2)采用离子交换法，用Cu和/或Fe离子改性天然沸石或合成类分子筛，干燥焙烧得到第二催化剂。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤2)中的焙烧温度在400-550℃之间，时间2-6小时。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S2包括：将基底的一端浸入到含有第一催化剂的浸渍液中，浸入的长度为基底总长度的20-50％，将第一催化剂涂覆在基底的一端，然后取出，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，所述步骤S2中的焙烧温度在400-600℃之间，时间2-6小时。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S3包括：将具有第一催化剂层的基底的另一端(空白端)浸入到含有第二催化剂的浸渍液中，浸入的长度为基底总长度的50-98％，将第二催化剂涂覆在基底的另一端，然后取出，干燥焙烧，在基底上形成第二催化剂层。根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S3中的焙烧温度在400-550℃之间，时间2-6小时。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于处理含有NOx和VOC的废气的系统，包括根据本专利技术的催化剂，所述系统包括进气端和出气端，所述催化剂的第一催化剂层靠近进气端，所述催化剂的第二催化剂层靠近出气端。根据本专利技术的再一个方面，提供了一种用于处理含有NOx和VOC的废气的方法，包括将废气通入根据本专利技术上个方面所述的系统。根据本专利技术的一些实施例，将废弃从进气端通入所述系统，废弃首先与第一催化剂接触，然后与第二催化剂接触。附图说明图1表示根据本专利技术一个实施例的用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂的结构示意图：图2表示根据本专利技术一个实施例的用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂的SEM图。附图标记说明：110、基底；120、基底前端；130、基底后端；200、第二催化剂层；300、第一催化剂层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理含有NO

【技术特征摘要】
1.一种用于处理含有NOx和VOC的废气的催化剂，包括：
基底，位于所述基底之上的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其上的贵金属和过渡金属氧化物；
所述第二催化剂包括天然沸石和/或合成沸石类分子筛。


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


3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述贵金属包括Pt和/或Pd；所述过渡金属氧化物包括铁的氧化物、钴的氧化物和镍的氧化物中的至少一种。


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，在所述第一催化剂中，以载体的重量为100％计，所述贵金属的重量含量为0.05-2％，所述过渡金属氧化物的重量含量为0.5-15％。


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，所述第二催化剂具有微孔结构，所述微孔的孔径小于2nm。


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，所述分子筛选自结构类型为MFI、BEA、CHA和MOR的硅铝类分子筛，优选为结构类型为CHA的硅铝类分子筛，更优选选自金属元素Cu、Fe及其组合物修饰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜辰昊，陈航宁，郑育元，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