[发明专利]丙烷选择还原氮氧化合物的Zn－Co/H－beta催化剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染控制与技术领域，尤其涉及一种高效、廉价的丙烷选择还原氮氧化合物的Zn-Co/H-beta催化剂及制备和使用方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是形成酸雨和光化学烟雾的主要物种和引发物，可使人类患发肺气肿、视力减退和支气管炎等疾病。因此，高效消除NO_x过程的研究变得尤为重要。NO_x的主要来源是各种燃烧炉的烟气及各种机动车的尾气。目前，氧气气氛下氨选择性催化还原法(NH₃-SCR)是目前发达国家普遍采用的减少NO_x排放的最有效方法，具有很高的脱除效率。但该技术存在明显的缺点：①NH₃是一种有毒腐蚀性气体，存储和输运麻烦，对管路设备要求高，造价昂贵；②该过程NH₃需要计量控制加入量，容易泄漏或反应不完全而造成二次污染；③NH₃与烟道气中的SO₂反应，形成腐蚀性的NH₄HSO₄，易使催化剂中毒。因此，以低碳烷烃为还原剂消除NO_x越来越受到人们的青睐。由于低碳烃储量丰富，广泛应用于工业生产，所以用低碳烃催化还原燃料燃烧过程中排放的NO_x是一条实用而廉价的途径。美国专利(专利号USP5149512)指出，在含氧气氛下，以CH₄为还原剂，离子交换法制备的Co-ZSM-5活性最好，但活性温度区间窄，最高转化率只有34％；另有美国专利(专利号USP5260043)通过加入稀土金属和贵金属等来提高Co-ZSM-5催化剂的催化活性，但效果不是很明显，且该制备方法相对比较复杂。中国专利(CN1408477A)通过添加过渡金属Zn提高Co-ZSM-5催化剂的催化活性，但该催化剂在低空速条件下(3600h^-1)的最高转化率也仅有60％左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种丙烷选择还原氮氧化合物的Zn-Co/H-beta催化剂及制备和使用方法。

丙烷选择还原氮氧化合物的Zn-Co/H-beta催化剂是以钴和锌作为活性组分，担载在硅铝比10-50的H-beta分子筛上，H-beta分子筛上担载钴的重量百分比含量为1-5％，锌的重量百分比含量为1-5％。

所述的Zn∶Co∶H-beta分子筛的重量比为1∶1-2∶50。

丙烷选择还原氮氧化合物的Zn-Co/H-beta催化剂的制备方法是将摩尔浓度为0.05-0.2mol/L的硝酸钴或醋酸钴和摩尔浓度为0.05-0.2mol/L的硝酸锌或醋酸锌溶液浸渍到H-beta分子筛上，室温静置20-26小时，100-120℃烘3-6小时，将烘干后的催化剂400-600℃下焙烧2-6个小时，然后压片粉碎过筛40-60目，得到催化剂。

丙烷选择还原氮氧化合物的Zn-Co/H-beta催化剂的使用方法是在10000-100000h^-1的高空速条件下，以低碳烃为还原剂，以Zn-Co/H-beta为催化剂催化还原烟道气或者汽车尾气中的氮氧化物，烟道气或者汽车尾气中的丙烷与氮氧化物体积浓度比为0.5-3，反应温度为300-500℃，氧气体积浓度为2.0-8.0％。

所述低碳烃的含碳量为1-3。

本发明具有如下优点：

首次制备了Co-Zn/H-beta催化剂，该催化剂在高空速条件下丙烷选择催化还原NO_x反应中的具有很高的催化活性。

1.本发明以丙烷为还原剂，用锌来提高Co/H-beta催化剂在高空速条件下的活性，在反应温度区间(300-500℃)有效地提高了Co/H-beta催化剂上NO_x的转化率，NO_x转化率最高达到95％以上。

2.本发明提供的催化剂制备方法简单，价格相对比较便宜，采用简单的共浸渍法制备了Zn-Co/H-beta催化剂，催化活性效果明显。

3.本发明提高了在高空速条件下催化还原消除氮氧化合物的效率，有效地降低了催化剂的使用成本，对于氮氧化合物消除反应的工业应用有极大的实用意义。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明：

实施例1