[发明专利]用于PTA装置氧化尾气处理的整体式非贵金属催化剂及用途

说明书

本发明主要涉及一种用于PTA装置氧化尾气处理的整体式非贵金属催化剂及其用途，该催化剂为负载的缺位型钙钛矿的蜂窝陶瓷整体催化剂，以铈铝复合氧化物为载体涂层。所述钙钛矿催化剂和铈铝复合氧化物的载体采用共沉淀法合成，然后先将铈铝复合氧化物载体涂覆到蜂窝陶瓷上，再将钙钛矿粉末涂覆到负载载体的蜂窝陶瓷上得到整体催化剂。本发明制备的催化剂具有成本低、活性高和抗毒性好的特点，能对PTA等工业废气实现高效的催化燃烧处理。

技术领域

本发明涉及一种用于PTA装置氧化尾气处理的整体式非贵金属催化剂及其制备方法，属于催化燃烧环保技术领域。

背景技术

精对苯二甲酸(Purified Terephthalic Acid，简称PTA)氧化尾气是由氧化反应器排放的含多种污染物的有机废气，是PTA装置排放量最大的有害气体。该气体的主要成分N₂，其体积分数约占94％，有机物的总质量浓度超过1000mg/m³，溴化物的质量浓度约100mg/m³，CO的质量浓度约5000mg/m³，均严重超过国家的排放标准。

虽然过去国内各PTA生产厂家也采取了种种措施对氧化尾气进行处理,但治理的效果不是十分理想。随着人类环保意识的不断增强,环保法规的不断完善,彻底治理氧化尾气的要求越来越强烈。在此要求的推动下,近年来出现了2类效果比较显著,且已得到工业应用的PTA氧化尾气处理技术,其中一类称为热氧化(Thermal Oxidat ion)技术,另一类称为催化氧化(Catalytic Oxidaton)技术,或称催化燃烧(Catalytic Combustion)技术。热氧化技术的特点是通过高温使尾气中的有害物质得到裂解,热裂解的温度高达800～900℃。而催化氧化技术借助于催化剂的作用使操作温度降低到了280～450度。

热氧化技术可以去除PTA尾气中的乙酸甲酯、对二甲苯、一氧化碳等污染物，但对其中的溴化物去除率偏低，去除率只有57％，而且焚烧温度高达800℃，需要消耗大量的燃料油，操作费用高，操作不当还存在安全隐患，同时也会产生NO_x。催化燃烧是在较低的温度下(250～400℃)，利用催化剂使有机物无焰燃烧氧化，转化为二氧化碳和水。操作安全、稳定，没有频繁切换的大型阀组，操作费用低，不产生二次污染。因此，催化燃烧是最受生产者欢迎的控制PTA废气排放的技术。

催化燃烧的催化剂主要有:贵金属型催化剂，如Pt、Pd、Rh等，此类催化剂活性高，选择性好，但资源稀少，价格昂贵，目前工业化催化燃烧催化剂主要就是这类贵金属催化剂，而且我国催化燃烧工业化催化剂均为进口，主要供应商有Engelhard、JohnsonMatthey等公司；单一金属氧化物催化剂，如铜、锰、钴等金属氧化物，这类催化剂成本较低，但活性一般；复合氧化物催化剂该类催化剂容易得到，其催化活性比相应的单一氧化物要高，且在一定的条件下能达到贵金属催化剂的活性，是目前催化燃烧催化剂领域研究的热点，如专利CN103252242B就公布了一种铜、锰和铈的复合氧化物的催化燃烧催化剂。与贵金属催化剂相比，复合金属氧化物催化剂具有价格便宜、抗卤素中毒和稳定性靠的优点，因此开发非贵金属复合氧化物催化燃烧催化剂具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术中PTA尾气催化燃烧贵金属催化剂价格昂贵、抗毒性差等问题，提供一种新的用于PTA装置氧化尾气处理的整体式非贵金属催化剂及其制备方法，所制得的催化剂具有原料成本低、活性高、抗毒性好等优点。

本发明采用的技术方案如下：一种用于PTA装置氧化尾气处理的整体式非贵金属催化剂，包括活性组分、载体涂层和蜂窝陶瓷骨架，所述活性组分为缺位型的钙钛矿催化剂A_xB_yB’_1-yO₃，其中x＝0.6-0.95，y＝0.7-1，A为La、Ce、Bi中的至少一种，B为Co，B’为Mo、W的至少一种，载体涂层为铈铝复合氧化物。