一種催化燃燒催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種催化燃燒催化劑的制備方法，包括如下內(nèi)容：以多孔惰性材料為載體，配制含貴金屬活性元素水溶性化合物的溶液，并在該溶液中添加堿性溶質(zhì)制得浸漬溶液，用該浸漬溶液浸漬載體，經(jīng)過陰干、干燥和焙燒得到最終催化劑。本發(fā)明方法制備的催化劑，具有較高的催化活性和穩(wěn)定性，成本較低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，而且不產(chǎn)生二次污染，適于在VOCs廢氣催化燃燒中的工業(yè)應(yīng)用。
【專利說明】一種催化燃燒催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，涉及一種催化燃燒工藝所使用的催化劑的制備方法，尤其涉及一種催化燃燒揮發(fā)性有機(jī)化合物的貴金屬催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)主要來源于石油化工行業(yè)和交通工具排放的廢氣，以及造紙、涂料、采礦、金屬電鍍等行業(yè)排出的有機(jī)溶劑。對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康以及動(dòng)植物的生長(zhǎng)都造成了極大的危害。常用的處理VOCs的方法有吸附法、化學(xué)洗滌法、直接燃燒法和催化燃燒法。從經(jīng)濟(jì)的角度來看，催化燃燒由于其能耗低、燃燒充分、煙氣污染小等特點(diǎn)受到更多的重視，而該技術(shù)關(guān)鍵是催化劑的選擇和研制。近年來，貴金屬催化劑以其起燃溫度低、穩(wěn)定性好、抑制有毒有害物質(zhì)的形成等優(yōu)異的催化性能受到了廣泛關(guān)注，但是由于成本較高，阻礙了其廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)出一種貴金屬用量低、利用率高、成本低的催化劑具有重大的應(yīng)用前景。
[0003]CN102039198A公開了 “球形Fe_MCM_48介孔材料的合成及其負(fù)載Ag催化燃燒催化劑的制備”，在該催化劑的作用下苯在270°C時(shí)能夠完全燃燒，雖然該方法選擇的貴金屬銀相對(duì)便宜，但是硝酸銀的負(fù)載量高達(dá)10wt%，并沒有達(dá)到降低成本的目的。CN102247867A公開了 “一種有機(jī)廢氣中乙酸甲酯的催化氧化催化劑及其制備方法”，所述的催化劑為負(fù)載型貴金屬合金催化劑，貴金屬合金選自Pd、Pt、Rh、Au、Ag中兩種或兩種以上金屬的任意組合，載體為活性氧化鋁和/或二氧化鈦，以及至少一種過渡金屬氧化物，過渡金屬氧化物包括錳、鈰、鎳、鑭、銅、釩、鎢、鐵、鈷或鉻的金屬氧化物，特點(diǎn)是催化氧化活性高，穩(wěn)定性好，但是制備過程需要加入助劑，制備環(huán)節(jié)復(fù)雜。CN01133374.X公開了 “一種催化燃燒催化劑及其制備方法”，采用貴金屬活性組分Pt以浸潰法通過有機(jī)酸的競(jìng)爭(zhēng)吸附分布于蜂窩陶瓷載體涂層外表面的方法，蜂窩陶瓷載體的涂層組成按重量百分比為:活性Al20320%?80%，TiO2IO %?40%，Ce025%?30%，Zr025 %?20 %，貴金屬擔(dān)載量為每升催化劑含0.5?
4.0gPt0但是，有機(jī)酸競(jìng)爭(zhēng)吸附在實(shí)際操作過程中對(duì)酸的濃度要求十分嚴(yán)格，不容易控制。CN200710201368.4公開的“一種非均布燃燒催化劑及其制備方法”，采用沉淀法先將活性氧化鋁置于堿性沉淀劑中進(jìn)行預(yù)飽和處理，浸潰時(shí)間I?3h，然后在高溫下短時(shí)間烘干，浸潰于含有金屬離子的鹽溶液中10?60min，經(jīng)過干燥、焙燒得到催化劑產(chǎn)品。該法加入堿性溶液的目的是作為沉淀劑，浸潰用時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)；并且需要烘干兩次，制備環(huán)節(jié)復(fù)雜，能耗相對(duì)較聞。
[0004]基于以上分析，現(xiàn)有技術(shù)制備負(fù)載貴金屬的催化劑或者存在負(fù)載量高、成本高，或者存在制備環(huán)節(jié)復(fù)雜、用時(shí)較長(zhǎng)等不足。而貴金屬催化劑的制備方法對(duì)催化劑的使用性能具有明顯的影響，針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的貴金屬催化劑，一般需要適宜的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種催化燃燒催化劑的制備方法。該方法制備的催化劑，具有較高的催化活性和穩(wěn)定性，成本較低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，而且不產(chǎn)生二次污染，適于在VOCs廢氣催化燃燒中的工業(yè)應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明催化燃燒催化劑的制備方法，包括如下內(nèi)容:
以多孔惰性材料為載體，配制含貴金屬活性元素水溶性化合物的溶液，并在該溶液中添加堿性溶質(zhì)制得浸潰溶液，用該浸潰溶液浸潰載體，經(jīng)過陰干、干燥和焙燒得到最終催化劑。
[0007]本發(fā)明催化劑制備方法中，多孔惰性材料載體一般為Y -A1203、SiO2, ZrO2、沸石分子篩、TiO2或活性炭等，催化劑載體可以根據(jù)需要制備成適宜的形狀。對(duì)于在市場(chǎng)購買的載體或儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)的載體，以使用前可以在80~120°C烘干2~12小時(shí)做去濕處理。
[0008]本發(fā)明催化劑制備方法中，貴金屬活性元素組分為Pt、Pd、Ru和Rh中的一種或幾種。貴金屬活性元素的用量按最終催化劑中以元素質(zhì)量計(jì)的含量為0.05%~0.5%確定，優(yōu)選按0.1%~0.3%確定。
[0009]本發(fā)明催化劑制備方法中，堿性溶質(zhì)為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或幾種，添加后使浸潰溶液的pH值為8.0~12.5。
[0010]本發(fā)明催化劑制備方法中，浸潰時(shí)間為3~lOmin。
[0011]本發(fā)明催化劑制備方法中，浸潰后的陰干濕度為25%~75%，陰干溫度為自然溫度，一般為15~40°C，陰干的時(shí)間為12~48小時(shí)。干燥條件為在100~150°C干燥6~12小時(shí)；焙燒為在350~500°C焙燒3~6小時(shí)。
[0012]本發(fā)明方法制備的催化燃燒催化劑與現(xiàn)有方法制備的催化劑相比，制備過程簡(jiǎn)單，貴金屬含量更低，在載體表`面有更大的分散度，利用率高，催化劑活性和穩(wěn)定性均較高。具體地說，本發(fā)明催化劑制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明方法制備的催化劑在浸潰溶液中添加了堿性物質(zhì)，使催化燃燒催化劑活性組分在載體表面具有更小的分散顆粒，更均勻的分散效果和更適宜的分布，提高了催化活性和穩(wěn)定性，有效降低了反應(yīng)溫度，加快了揮發(fā)性有機(jī)化合物分子的氧化速度。
[0013]2.本發(fā)明方法制備的催化劑在與現(xiàn)有催化劑性能相近的情況下，減少了貴金屬用量，不使用其它助劑，從而進(jìn)一步降低催化劑成本。
[0014]3.本發(fā)明所述催化劑生產(chǎn)方法工藝簡(jiǎn)單易行，設(shè)備投資成本低，有廣泛的應(yīng)用前
旦
-5^ O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例催化劑A和對(duì)比例催化劑E的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明所述的催化劑不局限于實(shí)施例。其中的百分含量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0017]實(shí)施例1
將球形Y -Al2O3載體在烘箱中干燥處理后，在氯鉬酸水溶液中添加氫氧化鈉，使浸潰溶液的PH值為12.5，再將Y-Al2O3載體浸潰于上述浸潰溶液中，擔(dān)載量按Pt 0.1%確定，浸潰時(shí)間為5min，然后在濕度為45%的20°C空氣中陰干20小時(shí)，在空氣氣氛的烘箱中120°C烘干6小時(shí)，最后置于馬弗爐在空氣氛圍下500°C焙燒5小時(shí)，得到催化燃燒催化劑A。
[0018]實(shí)施例2
將球形SiO2載體在烘箱中干燥處理后，在氯鈀酸水溶液中添加氨水，使浸潰溶液pH值為8,再將SiO2載體浸潰于上述浸潰溶液中，擔(dān)載量按Pd 0.2%確定,浸潰時(shí)間為IOmin,然后在濕度為55%的20°C空氣中陰干20小時(shí)，在空氣氣氛的烘箱中100°C烘干10小時(shí)，最后置于馬弗爐在空氣氛圍下450°C焙燒3小時(shí)，得到催化燃燒催化劑B。
[0019]實(shí)施例3
將條形TiO2載體在烘箱中干燥處理后，在氯化釕水溶液中添加氫氧化鉀，使浸潰溶液PH值為10，再將TiO2載體浸潰于上述浸潰溶液中，擔(dān)載量按Ru 0.2%確定，浸潰時(shí)間為3min，然后在濕度為30%的25°C的空氣中陰干20小時(shí)，在空氣氣氛的烘箱中150°C烘干12小時(shí)，最后置于馬弗爐在空氣氛圍下500°C焙燒3小時(shí)，得到催化燃燒催化劑C。
[0020]實(shí)施例4
將柱狀活性炭載體在烘箱中干燥處理后，在氯鉬酸水溶液中添加碳酸鈉，使浸潰溶液PH值為9.5，再將活性炭載體浸潰于上述浸潰溶液中，擔(dān)載量按Pt 0.3%確定，浸潰時(shí)間為5min，然后在濕度為45%的20°C的空氣中陰干20小時(shí)，在惰性氣體氛圍的烘箱中120°C烘干6小時(shí)，最后置于馬弗爐在惰性氣體氛圍下350°C焙燒5小時(shí)，得到催化燃燒催化劑D。
[0021]對(duì)比例I
將球形Y-Al2O3載體在烘箱中干燥處理后，將Y-Al2O3載體浸潰于氯鉬酸水溶液中，擔(dān)載量按Pt 0.1%確定，浸潰時(shí)間為5min，然后在濕度為45%的20°C空氣中陰干20小時(shí)，在空氣氣氛的烘箱中120°C烘干6小時(shí)，最后置于馬弗爐在空氣氛圍下500°C焙燒小時(shí)，得到催化燃燒催化劑E。
[0022]將上述實(shí)施例及對(duì)比例制備的催化劑進(jìn)行催化燃燒性能評(píng)價(jià)，選取模擬三苯系廢氣作為處理對(duì)象，該廢氣的非甲烷總烴濃度為3000~5000mg.m3，反應(yīng)空速為30000h-1，床層溫度為250°C，10小時(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。
[0023]表1催化劑對(duì)模擬三苯系廢氣的催化燃燒處理效果
【權(quán)利要求】
1.一種催化燃燒催化劑的制備方法，包括如下內(nèi)容:以多孔惰性材料為載體，配制含貴金屬活性元素水溶性化合物的溶液，并在該溶液中添加堿性溶質(zhì)制得浸潰溶液，用該浸潰溶液浸潰載體，經(jīng)過陰干、干燥和焙燒得到最終催化劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:多孔惰性材料載體為Y-A1203、SiO2,ZrO2、沸石分子篩、TiO2或活性炭。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:多孔惰性材料載體使用前在80?120°C烘干2?12小時(shí)。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:貴金屬活性元素為Pt、Pd、Ru和Rh中的一種或幾種。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于:貴金屬活性元素的用量按最終催化劑中以元素質(zhì)量計(jì)的含量為0.05%?0.5%確定。
6.按照權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于:貴金屬活性元素的用量按最終催化劑中以元素質(zhì)量計(jì)的含量為0.1%?0.3%確定。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:堿性溶質(zhì)為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或幾種，添加后使浸潰溶液的pH值為8.0?12.5。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:浸潰時(shí)間為3?lOmin。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:浸潰后的陰干濕度為25%?75%，陰干溫度為自然溫度，即為15?40°C，陰干的時(shí)間為12?48小時(shí)。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:干燥條件為在100?150°C干燥6?12小時(shí)；焙燒為在350?500°C焙燒3?6小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J23/44GK103769085SQ201210404005
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】程明珠, 陳玉香, 王學(xué)海 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院