[发明专利]用于RCO‑SCR一体式反应的催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学催化剂及其制备技术领域，具体涉及一种利用二甲胺为还原剂的RCO-SCR(蓄热式催化燃烧—选择性催化还原)整体式MgO-CaO-Au-Pd/Al₂O₃-堇青石催化剂及其制备方法。

背景技术

我国是合成革生产大国与使用大国，目前共有合成革企业2000多家。合成革产业已成为我国塑料行业的重点发展产业。传统的合成革制备工艺中，利用二甲基甲酰胺(DMF)为有机溶剂浸渍或涂覆基布，再用水将其置换出来。这使得生产废水中含有较高浓度的DMF，目前大部分企业主要采用精馏方法对其进行回收。然而在对精馏产生废水进行处理的过程中常常伴随着二甲胺有机废气的排放，对周围的环境造成污染。

二甲胺又称氨基二甲烷，简称DMA，结构式为CH₃NHCH₃，属于典型的仲胺类有机物。DMA是一种无色易燃气体，气味难闻，臭味阈值极低，具有明显的致癌作用，对人体和环境影响极大，且性质稳定，难以降解处理。由于DMA与氨的分子结构较为相近，二者的化学性质也有一定的相似性。DMA属于极性物质，呈弱碱性，还原性强，在某些反应中可以替代氨参与反应，如DMA可以代替NH₃还原剂进行氮氧化物的选择性催化还原反应(SCR)。

氮氧化物(NO_x)是NO、NO₂、N₂O和N₂O₅等一系列化合物的统称。随着我国今年来环保要求日益严格，NO_x排放问题被重点关注，相关技术标准与规范相继出台。2014年5月16日，环保部发布了《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)，对重点地区燃煤锅炉的NO_x排放标准由以前的无限制提高到了200mg/m³，燃油锅炉和燃气锅炉的标准则由400mg/m³分别提高到了200mg/m³和150mg/m³。2010年2月，环保部发布《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》(HJ562-2010)和《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法》(HJ563-2010)两则规范，指明了烟气脱硝的技术路线和施工工艺。其中选择性催化还原(SCR)法是应用最为广泛的脱硝方法。

SCR法的原理是利用还原剂的还原性能，在催化剂作用下选择性地将NO_x还原为N₂等无害物质。目前工业应用中常用的还原剂为尿素、氨水、纯氨等氨类物质，也有采用烃类物质为还原剂的研究与应用，而DMA同样可以在SCR反应中起作用。在合适的催化剂作用和一定的温度条件下，DMA会与NO_x发生RCO-SCR一体式反应，生成无害的N₂和H₂O等物质(如式1)。该反应在还原NO_x的同时，也氧化了难以处理的DMA，节省了大量的氨资源。合成革产业中DMA的产生量较大，一个年产量400万米的合成革公司，在废液中DMF回收率达到90％的条件下，DMA产生量达250t/a，将其用作SCR还原剂则每年可替代3600t氨，

式1中也可能发生副反应生成少量N₂O，

式2为竞争性反应。

DMA虽然与NH₃结构相近，但甲基的替代导致二者的极性大小、还原性强弱等性质有一定的差别，两种物质在SCR反应中所适用的条件和催化剂都有所区别。目前工业中广泛使用的，是适用于氨类还原剂的V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂。该催化剂是以V₂O₅为活性组分，以掺杂MoO₃和WO₃的TiO₂为载体，以玻璃纤维为骨架，混合炼制后挤压成蜂窝状，在300℃至350℃的温度区间可以达到90％的脱硝效率。但该催化剂并不适用于二甲胺还原过程，当钒基催化剂与二甲胺共同作用还原NO_x时，300℃至350℃的温度区间脱硝效率不到50％。其原因在于不恰当的催化剂导致SCR过程选择性较差，副反应增多，大量二甲胺自身氧化生成NO_x(如式3)：