[发明专利]一种耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化燃烧环境保护领域，具体涉及一种耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂及其制备方法。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，在我国一次能源消费中的比例逐年增加，特别是随着城市天然气管网供应体系的逐步完善，天然气已成为主要的民用燃料。根据国家标准GB17820-2012，I类天然气中的硫含量应低于60mg/m³,II类天然气中的硫含量应低于200mg/m³,III类天然气中的硫含量应低于350mg/m³。天然气在使用过程中会发生不完全燃烧，产生不完全燃烧的产物CO如燃气热水器，当CO浓度达到30mg/m³时，人类接触它后就可引起头痛乏力、口唇呈樱桃红、心跳加快等症状，时间长就会产生缺氧而损害人的中枢神经系统，造成头昏、头痛、生理不适、疲劳等症状，严重时过高的CO浓度或者接触过长时间都可导致死亡，我国每年因燃气热水器CO中毒事件时有发生。因此，CO的排放对人类的健康具有非常严重的后果，引起了人们的普遍关注。

CO的处理方法目前有物理消除法和化学消除法。物理消除法主要是指利用一些多孔物质(如活性炭等)对CO进行吸附，减少CO在空气中的残量，但合适吸附材料的选择有一定的难度，并且由于吸附效率低导致设备体积大，因此该法的应用受到限制。化学消除法主要包括催化还原法和催化燃烧法，催化还原法目前只停留在实验室研究，且不适于在空气气氛下消除低浓度CO。因此，研究CO催化燃烧消除对治理CO污染更具有实际的意义，但是由于燃烧尾气含有大量的水蒸汽和一定量的SO₂，对催化剂性能具有较高的要求。专利CN102407130A公开了一种催化燃烧负载金属氧化物整体式催化剂的制备方法，采用共沉淀法制备涂层材料CeO₂，再将Co、Mn盐溶液按不同摩尔比负载到涂层材料CeO₂中，经球磨、浸浆涂覆到载体蜂窝陶瓷上，经焙烧制得Co/Mn/CeO₂/蜂窝陶瓷整体式催化剂，该催化剂耐硫性没有考察。专利CN10290920A公开了一种耐硫催化燃烧催化剂及其制备方法，催化剂制备工艺复杂，而且只能耐受微量的H₂S(30-50mg/m³)，催化剂耐水性能也并未考察。专利CN102553585A公开了一种用于瓦斯气脱氧的耐硫催化剂及其制备方法和应用，在催化剂中添加了Mo，需要预硫化才能保证催化剂的耐硫性能，但是催化剂的活性不高，而且反应为还原性气氛。专利CN105709854A公开了一种金属基体催化燃烧催化剂及其制备方法，金属基体的催化剂在高水蒸汽、高SO₂工况下，无法长时间稳定运行。

发明内容

针对目前公开的耐硫燃烧催化剂制备工艺复杂、成本高、耐水热耐硫性差等特点，本发明提出一种工艺简单、制造成本低、抗毒性好的整体结构燃烧催化剂及制备方法。

本发明提供了一种耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂，以整体蜂窝陶瓷为载体，在其表面涂覆SiO₂、Al₂O₃、TiO₂及V、Mn、Fe、Co、Cu、W等的过渡金属氧化物混合涂层，然后在负载该混合氧化物涂层的载体上，分次或共浸渍活性组分Pt、Pd；

以整体蜂窝陶瓷质量为基准，所述氧化物涂层中SiO₂所占比例为0-10wt％；Al₂O₃所占的比例为0-60wt％，TiO₂所占的比例为0-30wt％；V₂O₅、Mn₂O₃、Fe₂O₃、Co₃O₄、CuO、WO₃等一种或几种过渡金属氧化物的组合所占的比例为0-3wt％。活性组分Pt/Pd或Pt-Pd所占的比例为0.01wt％-0.1wt％。

本发明所提供的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其具体步骤如下：