[发明专利]用于破坏CO、VOC和卤化VOC的氧化催化剂和方法

说明书

技术领域

本发明涉及沉积在基底上的用于破坏来自工厂、特别是化工厂的气体排放物流的CO和挥发性有机化合物(VOC)、特别是卤化有机化合物的氧化催化剂，本发明还涉及所述氧化催化剂的使用方法。特别地，描述了沉积在基底上的氧化催化剂，其中所述氧化催化剂包括负载在耐高温氧化物上的至少两种铂族金属(例如钌和铂)，所述耐高温氧化物包括CeO₂和ZrO₂的固溶体，以及氧化锡和二氧化硅中的任一种或两种。包括负载在耐高温氧化物上的铂族金属的催化剂可以通过加入一种或多种稀土金属氧化物而被稳定化。

背景技术

近年来，对包含挥发性有机化合物的气体排放物的处理正受到不断关注。包含挥发性有机化合物，特别是卤化挥发性有机化合物的化工厂废气排放物是对环境高度有毒的污染物，并可能是对人类有危害的。已经开发了多种技术用于除去这样的化工厂废气排放物，所述技术包括热焚烧、吸附和催化氧化。

热焚烧需要高操作温度和高资本成本设备。如果气体流还包括卤化化合物，则在一些常规操作条件下热焚烧会生成有毒卤化化合物。因此，热焚烧可能不是有效的。

在一些情况下，通过吸附剂如碳进行的吸附是用于从废气排放物中除去这种挥发性有机化合物的可选择的方法。然而，该方法没有破坏污染物而只是将它们浓集。此外，吸附效率会不利地受到可能存在于废气排放物中的挥发性有机化合物的波动浓度的影响。

或者，催化氧化是破坏废气排放物如一氧化碳和挥发性有机化合物排放物的能量有效且经济的方式。氧化催化剂，例如贵金属催化剂和碱金属催化剂先前已经用于破坏化工厂中的挥发性有机化合物和一氧化碳。然而，当待除去的挥发性有机化合物包含卤化有机化合物时，不能使用传统的氧化催化剂，这是因为这些卤化有机化合物使传统的氧化催化剂快速中毒。

作为去除卤化有机化合物的当前问题的一个例子，来自纯化的对苯二甲酸(PTA)或纯化的间苯二甲酸(PIA)生产厂的废气排放物通常包含一氧化碳、甲基溴和各种VOC。在这些废气能够排放到大气之前，这些化合物必须被破坏(通常通过催化氧化)。当前用于这种氧化过程的催化剂需要在高温下操作以使多溴苯的形成最小化或使之消除，多溴苯为固体并能够引起工艺管线的堵塞或阻塞。

用于除去VOC的催化过程可在高压(例如高压催化氧化)下进行，或者在低压(例如同流换热式催化氧化和回热式催化氧化)下进行。对于回热式催化氧化，包含VOC污染物的工艺气体通过经预热的入口流进入回热式催化氧化。随着包含污染物的工艺气体移动通过被设计进入再生系统中的陶瓷热交换介质，工艺气体被逐渐加热。与回热式热氧化器(RTO)相比，RCO在比常规RTO低得多(通常低50％)的温度下破坏污染物，这减少了操作污染控制设备所需的燃料的量。此外，当VOC在通过催化剂而被氧化时，它们释放能量并减少对于辅助燃料的需求。取决于存在的VOC污染物的量，由它们的燃烧释放的能量可以造成自持或接近自持的操作。回热式催化氧化器/方法也在线性流速下操作，该线性流速显著低于用于减少VOC的常规同流换热式催化氧化器/方法的线性流速。因此，回热式催化氧化器/方法需要这样的催化剂，该催化剂设计成匹配低线速度，并就总面积而言占据更大体积，且在较低温度下和较低压降操作。通过使用回热式催化氧化器，空气污染控制系统的成本可显著降低。

尽管现有技术系统对于处理一些类型的排放物是有用的，但是仍需要开发用于破坏CO和挥发性有机烃，特别是卤化VOC的改进催化剂用于各种类型的气体排放物流以及各种空气污染控制系统(例如回热式催化氧化器)。

本发明通过提供更有活性的催化组合物并提供用于所述催化组合物的制备和使用方法，而为前述问题提供了解决方案，该催化组合物在低于用于常规氧化催化剂的温度下氧化VOC，特别是卤化有机化合物，并表现出较低的压降。

发明内容