老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生裝置及再生工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑的再生方法，屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，稀燃天然氣車發(fā)展迅速，在我國稀燃型天然氣車占天然氣汽車保有量的70%以上。稀燃天然氣汽車雖然具有明顯的排放優(yōu)勢和燃油經(jīng)濟(jì)性，但是其尾氣中含有最難氧化的烴類-甲烷，需要更高的催化溫度和催化活性的催化劑。然而稀燃天然氣發(fā)動機(jī)尾氣溫度通常低于600°C，且尾氣中含有大量的水蒸氣和二氧化硫等物質(zhì)對催化劑的活性有很大的抑制作用，特別是稀燃天然氣催化劑中的活性組分Pd易于硫結(jié)合，導(dǎo)致催化劑活性下降，不能滿足國家法規(guī)耐久性的要求。經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn)，稀燃天然氣催化劑易被硫老化，即使CNG燃?xì)庵杏蠭ppm的硫含量，催化劑也很容易被老化，最終具有比較低的轉(zhuǎn)化率。針對稀燃型天然氣車用催化劑抗老化性能差的現(xiàn)狀，很多研宄機(jī)構(gòu)進(jìn)行了涂層開發(fā)，目的是提高稀燃天然氣催化劑的抗水熱硫老化性能，滿足排放法規(guī)要求，稀燃型天然氣催化劑需要使用大量的貴金屬Pd和Pt，一般來說，在保證天然氣燃料中硫含量的前提下，需要使用250g/ft3以上的貴金屬負(fù)載量才可能滿足排放法規(guī)的要求，催化劑成本高昂且風(fēng)險較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決稀燃型天然氣車用催化劑制備成本高且抗老化性能差的問題，提供了一種老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生裝置及再生工藝，經(jīng)再生后的催化劑催化性能好。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生裝置，包括反應(yīng)管和反應(yīng)爐，所述反應(yīng)管套設(shè)于反應(yīng)爐內(nèi)，所述反應(yīng)管的一端為進(jìn)氣端，所述反應(yīng)管的另一端為出氣端，所述進(jìn)氣端設(shè)置有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口的一端與氣體混合腔相連接，所述進(jìn)氣口的另一端通過進(jìn)氣管與氣體混合罐連接，所述氣體混合腔設(shè)置于反應(yīng)管內(nèi)且氣體混合腔的側(cè)壁上設(shè)置有若干小孔，所述出口端設(shè)置有插槽用于放置熱電偶，所述反應(yīng)管內(nèi)設(shè)置有金屬隔網(wǎng)用于放置催化劑，所述催化劑與反應(yīng)管壁間設(shè)置有石棉層。
[0005]進(jìn)一步的，所述金屬隔網(wǎng)距離氣體混合腔的下端25?30cm。
[0006]進(jìn)一步的，所述熱電偶頂端與金屬隔網(wǎng)的距離為2?10mm。
[0007]采用老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生裝置實(shí)現(xiàn)的老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生工藝，包括如下步驟:
(I)取老化態(tài)的稀燃型天然氣車用催化劑首先采用壓縮空氣吹掃表面和孔道內(nèi)的灰塵，將吹掃后的催化劑放入石英管式爐中進(jìn)行預(yù)處理，首先向石英管式爐中通入N2，然后對石英管式爐進(jìn)行加熱，溫度控制為150?200°C，加熱時間為10?15min，停止加熱，用隊(duì)吹掃使石英管式爐中溫度降溫至20?25°C。
[0008](2)從管式石英爐中取出經(jīng)預(yù)處理的老化態(tài)的稀燃型天然氣車用催化劑，用石棉包裹，置入反應(yīng)管中的金屬隔網(wǎng)上，向反應(yīng)管中通入混合均勻的反應(yīng)氣體5?1min以確保氣氛穩(wěn)定，反應(yīng)管中以隊(duì)為平衡氣，然后向反應(yīng)管中通入O2調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體中各組分的含量，其中014和O2之間質(zhì)量的比值為λ，待λ穩(wěn)定I?2min后，對反應(yīng)爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為450?6000C，加熱時間為15?120min ；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)向反應(yīng)管中通入隊(duì)使反應(yīng)管降溫至20?25°C，然后在反應(yīng)管中對處理后的老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑進(jìn)行各溫度點(diǎn)轉(zhuǎn)化率及性能的測試。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中的N2為純度大于等于99.99%的高純氮，空速控制為4000 ?4500/h。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟(2) λ值的大小為1.35?1.55。
[0011]進(jìn)一步的，步驟(2)中反應(yīng)爐中的反應(yīng)氣體空速為39960?40000/h。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中反應(yīng)氣體需在氣體混合罐中混合均勻，反應(yīng)氣體中的組分包括 CH4、CCKNO5^ C02。
[0013]本發(fā)明的再生裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)緊湊，使用方便，再生工藝流程步驟便于操作，能夠有效提高再生后的催化劑的催化性能，不損失催化劑表面的活性成份，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為實(shí)施例一中再生工藝處理后的稀燃型天然氣車用催化劑在不同溫度下的轉(zhuǎn)化率結(jié)果。
[0016]圖3為實(shí)施例二中再生工藝處理后的稀燃型天然氣車用催化劑在不同溫度下的轉(zhuǎn)化率結(jié)果。
[0017]圖4為實(shí)施例三中再生工藝處理后的稀燃型天然氣車用催化劑在不同溫度下的轉(zhuǎn)化率結(jié)果。
[0018]附圖標(biāo)記:反應(yīng)管1、反應(yīng)爐2、進(jìn)氣口 3、氣體混合腔4、金屬隔網(wǎng)5、石棉層6、出氣口 7、插槽8。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0020]如圖1所示，一種老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生裝置，包括反應(yīng)管I和反應(yīng)爐2，反應(yīng)管I套設(shè)于反應(yīng)爐2內(nèi)，反應(yīng)管I的一端為進(jìn)氣端，反應(yīng)管的另一端為出氣端，進(jìn)氣端設(shè)置有進(jìn)氣口 3，進(jìn)氣口 3的一端與氣體混合腔4相連接，進(jìn)氣口 3的另一端通過進(jìn)氣管與氣體混合罐連接，氣體混合腔4設(shè)置于反應(yīng)管I內(nèi)且氣體混合腔4的側(cè)壁上設(shè)置有若干小孔，反應(yīng)管內(nèi)設(shè)置有金屬隔網(wǎng)5用于放置催化劑，出口端設(shè)置有插槽8用于放置熱電偶，熱電偶頂端與金屬隔網(wǎng)5的距離為2?10mm，金屬隔網(wǎng)5距離氣體混合腔的下端25?30cm，催化劑與反應(yīng)管壁間設(shè)置有石棉層6。
[0021]實(shí)施例一:老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生工藝，包括如下步驟:
(I)取老化態(tài)的稀燃型天然氣車用催化劑首先采用壓縮空氣吹掃表面和孔道內(nèi)的灰塵，將吹掃后的催化劑放入石英管式爐中進(jìn)行預(yù)處理，首先向石英管式爐中通入N2，對石英管式爐進(jìn)行加熱溫度控制為150°C，加熱時間為lOmin，然后停止加熱，用N2吹掃使石英管式爐中溫度降溫至20°C。隊(duì)為純度大于等于99.99%的高純氮，空速控制為4000/h。
[0022](2)從管式石英爐中拿出催化劑，用石棉包裹，置入反應(yīng)管中的金屬隔網(wǎng)上，向反應(yīng)管中通入混合均勻的反應(yīng)氣體5min以確保氣氛穩(wěn)定，反應(yīng)氣體在氣體混合罐中混合均勻，反應(yīng)氣體中的組分包括CHpCCKNOjP CO2;反應(yīng)管中以\為平衡氣，然后向反應(yīng)管中通入02調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體中各組分的含量，其中014和O2之間質(zhì)量的比值為λ，待λ穩(wěn)定在1.35，加熱Imin后，對反應(yīng)爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為450°C，加熱時間為15min，反應(yīng)管中的空速為40000/h ；
(3)反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)向反應(yīng)管中通入凡使反應(yīng)管降溫至20°C，然后在反應(yīng)管中對再生后的稀燃型天然氣車用催化劑進(jìn)行各溫度點(diǎn)轉(zhuǎn)化率及性能的測試。
[0023]實(shí)施例二:老化態(tài)稀燃型天然氣車用催化劑再生工藝，包括如下步驟:
(I)取老化態(tài)的稀燃型天然氣車用催化劑首先采用壓縮空氣吹掃表面和孔道內(nèi)的灰塵，將吹掃后的催化劑放入石英管式爐中進(jìn)行預(yù)處理，首先向石英管式爐中通入N2，石英管式爐的溫度控制為175°C，進(jìn)行加熱，加熱時間為12min，然后停止加熱，用N2吹掃使石英管式