[发明专利]一种整体式催化剂及其制备方法和应用

说明书

 

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，尤其涉及一种整体式催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

燃料燃烧的烟气中含有大量大气污染物，包括NO、NO₂ 、N₂O、 N₂O₃、N₂O₅等多种氮氧化物（NO_X）。NO_X是造成酸雨、臭氧、光化学烟雾和灰霾污染的重要前体物，加强NO_X的综合防治是解决众多大气污染问题的根本途径和必然选择。目前，最常用的烟气脱硝方法是催化还原法和直接分解法。催化还原法主要是使用碳氢、液氨、氨气、尿素和碳酸氢铵等作还原剂，将NO_X转化为N₂；直接分解法是利用催化剂将NO分解为N₂和O₂。在催化工程实践中，一般采用整体式催化剂，便于烟气流通、减小压降、避免烟尘堵塞，常用的整体式催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体。一般来说，这种催化剂活性成分主要包括贵金属（Pd、Pt、Rh等）或过渡金属（V、W、Mn、Fe、Cr、Cu、Ni、Ce、Co等）的氧化物或复合氧化物。通常为防止催化剂中毒，烟气脱硝前一般要先经过除尘装置。除尘后烟气温度降低，要通过预热气体或者直接加热催化剂的方式来实现催化剂的活化，才能促进烟气的脱硝净化。常采用的加热方式包括：燃料燃烧预热、电阻炉预热、微波加热（参见公开号CN102489152A）以及高能量射线加热（参见公开号CN1114465C）等。因此，反应设备必须附加加热装置，从而存在使用过程中的能量损失较大、加热效率低、净化装置体积大和运行成本较高的问题。

整体式催化剂一般是采用浸渍法制备，而浸渍法制备整体式催化剂的关键技术就是浸渍所用浆液的配制。在传统整体催化剂的浆液配制中为了使涂层具有更好的粘结性和均匀性，一般会使用大量的有机溶剂，这不仅会大幅增加生产成本，而且生产过程也很容易造成环境污染。整体式催化剂的另一种制备方法是：现将粘结剂涂覆在载体上，再负载活性组分，这种方法的缺点是制备过程复杂，不利于推广应用。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于导电性催化剂的加热活化与催化氧化一体化的以电热合金为载体的整体式催化剂。

本发明的另一目的为提供一种制备上述整体式催化剂的方法。

本发明的再一目的是提供上述整体式催化剂在烟气脱硝中的应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种整体式催化剂，包括整体式电热合金载体和负载在电热合金载体上的催化剂涂层，所述催化剂涂层为贵金属或过渡金属氧化物。

所述催化剂涂层的含量为3-20wt%。

所述整体式电热合金为整体式铁铬合金、整体式铁铬铝合金或整体式镍铬合金，其形状为螺旋状、蜂窝状、波纹状、片状或丝状。

所述贵金属为铂、钯或铑；所述过渡金属氧化物为五氧化二钒、三氧化钨、二氧化钛、氧化锆、氧化铜、氧化钼、二氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铈、氧化铁、氧化镧和氧化铬中几种的混合物。

所述催化剂涂层还包括沸石分子筛，所述沸石分子筛为丝光沸石分子筛、β分子筛、ZSM-5沸石分子筛或超稳Y型分子筛。

所述催化剂涂层还包括助催化剂，助催化剂为氧化铝、氧化钡、氧化铋或氧化镁的一种或几种。

一种制备上述整体式催化剂的方法，将整体式电热合金载体置于含催化剂涂层原料的浆液中浸渍10-60分钟，烘干，焙烧，得到整体式催化剂。

所述焙烧条件为：温度500-650℃，时间2-3h。

上述整体式催化剂的制备方法还包括整体式电热合金表面的预处理，所述整体式电热合金表面的预处理为阳极氧化预处理或500-700℃焙烧预处理。

上述整体式催化剂在烟气脱硝中的应用：先向整体式电热合金载体中通入电流至催化剂的温度为150-500℃，然后通入烟气进行脱硝处理。

本发明以含有一氧化氮 、二氧化氮或氧化亚氮的废气模拟烟气，进行脱硝实验。