本發(fā)明涉及一種氧化型催化劑的活化方法，屬于氣體凈化處理中的催化劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化型催化劑在甲烷催化氧化/催化燃燒、揮發(fā)性有機(jī)物（vocs）催化燃燒凈化等環(huán)境保護(hù)、能源利用等領(lǐng)域具有重要且廣泛的應(yīng)用，此外，還在固體廢棄物、生物質(zhì)等有機(jī)物熱解氣的部分氧化與催化裂解反應(yīng)中具有良好的應(yīng)用前景。氧化型催化劑的主要作用是促進(jìn)氣相分子間的氧化還原反應(yīng)，催化劑多采用活性氧化鋁、分子篩、碳基材料等作為載體材料，在載體表面上負(fù)載以貴金屬為主要活性組分以及相關(guān)助催化劑活性組分，在反應(yīng)過(guò)程中多以空氣中的氧氣為氧化劑、以被凈化組分為還原劑，開展高效的催化反應(yīng)。這些催化劑在實(shí)際應(yīng)用中，隨著操作過(guò)程的進(jìn)行，往往會(huì)出現(xiàn)活性下降較快的情況，致使催化轉(zhuǎn)化效率降低，或者工作溫度需要提高等，從而造成催化劑的使用周期縮短，運(yùn)行成本增加等問題。
為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)的研究工作者們所采取的改進(jìn)措施有：研制具有抗劣化性能的催化劑，或者對(duì)針對(duì)造成性能劣化的原因?qū)Υ呋瘎┻M(jìn)行再生處理，但是這些措施存在著取得優(yōu)化目標(biāo)的難度較大的問題，從而導(dǎo)致實(shí)際實(shí)施比較困難。因此，盡管從研究上開展了大量的相關(guān)工作，但就實(shí)際應(yīng)用而言還并不多見。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種可以在較短時(shí)間內(nèi)完成活化操作、便于實(shí)際應(yīng)用的氧化型催化劑的活化方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種氧化型催化劑的活化方法，其包括以下步驟：（1）催化劑的預(yù)處理：將催化劑床層溫度加熱到500～650℃，通入無(wú)塵、相對(duì)濕度含水率低于50%rh的干凈空氣，空塔工況氣速在1～3m/s范圍，持續(xù)時(shí)間3～6h；（2）配制活化劑氣體：活化劑氣體的組分包括ch4、c2h4、co2、co、h2s、cs2、o2；（3）將催化劑床層加熱到250～500℃，通入活化劑氣體，氣流空速在20000-50000h-1范圍，工況氣流速度在8～15m/s，持續(xù)時(shí)間10～30min；（4）將催化劑床層溫度加熱到250～500℃，通入實(shí)際處理氣體，氣流空速在20000-50000h-1范圍，工況氣流速度在8～15m/s，持續(xù)時(shí)間10～30min。
活化劑氣體中ch4、c2h4、co2、co、h2s、cs2、o2的含量依次為0.3-3.0%、0.5-2.0%、1.0-5.0%、1.0-4.0%、200-2000ppm、200-2000ppm、1.0-5.0%，活化劑氣體中的其余成分為n2。
所述步驟（3）和（4）重復(fù)操作三至五次。
所述催化劑的活化周期在1000～5000h范圍。
所述催化劑為蜂窩陶瓷或金屬蜂窩或金屬絲網(wǎng)或顆粒狀的形式的催化劑，催化劑載體材料為活性氧化鋁或氧化鈦或氧化硅或分子篩或活性炭，催化劑活性組分包括貴金屬和助劑，貴金屬為pt或pd或rh或au或ag等，助劑包括過(guò)渡金屬氧化物或稀土氧化物。
所述催化劑應(yīng)用于甲烷催化氧化或甲烷催化燃燒或vocs催化氧化或vocs催化燃燒或熱解氣部分氧化或熱解氣催化裂解的場(chǎng)合。
本發(fā)明的有益效果是：在本發(fā)明配制的活化劑氣體的活化氣氛下，可在催化劑表面上生成一定數(shù)量的含硫基團(tuán)，這些基團(tuán)具有快速與氧分子結(jié)合并傳遞給催化劑上的原活性位點(diǎn)的功能，從而加快了氧化催化反應(yīng)進(jìn)程，從宏觀上表現(xiàn)出降低起燃溫度或提高催化效率的結(jié)果。本發(fā)明通過(guò)在催化劑表面上引入新的活性位點(diǎn)，來(lái)促進(jìn)催化反應(yīng)過(guò)程，從而提高催化劑的活性，這種方法的好處是不需要對(duì)原有的催化劑狀態(tài)做大的改動(dòng)，只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理就可以，從而具有較廣的適用性。步驟（2）、（3）、（4）為本發(fā)明的核心創(chuàng)新點(diǎn)，其余步驟為本發(fā)明的必要組成，實(shí)際操作時(shí)，需要按照的條件嚴(yán)格執(zhí)行，如條件控制不當(dāng)，反而會(huì)發(fā)生在催化劑表面上硫酸鹽沉積的失效作用，因此需要在活化反應(yīng)條件下進(jìn)行嚴(yán)格控制。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)催化劑進(jìn)行活化操作，因此具有適合實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)，催化劑在實(shí)際應(yīng)用中的催化活性得到明顯提高。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明氧化型催化劑的活化方法的一種實(shí)施例按照以下步驟進(jìn)行：（1）催化劑的預(yù)處理：將催化劑床層溫度加熱到500～650℃，通入無(wú)塵、相對(duì)濕度含水率低于50%rh的干凈空氣，空塔工況氣速在1～3m/s范圍，持續(xù)時(shí)間3～6h；（2）配制活化劑氣體：活化劑氣體的組分包括ch4、c2h4、co2、co、h2s、cs2、o2；活化劑氣體中ch4、c2h4、co2、co、h2s、cs2、o2的含量依次為0.3-3.0%、0.5-2.0%、1.0-5.0%、1.0-4.0%、200-2000ppm、200-2000ppm、1.0-5.0%，活化劑氣體中的其余成分為n2。（3）將催化劑床層加熱到250～500℃，通入活化劑氣體，氣流空速在20000-50000h-1范圍，工況氣流速度在8～15m/s，持續(xù)時(shí)間10～30min；（4）將催化劑床層溫度加熱到250～500℃，通入實(shí)際處理氣體，氣流空速在20000-50000h-1范圍，工況氣流速度在8～15m/s，持續(xù)時(shí)間10～30min。
步驟（3）和（4）重復(fù)操作三至五次，完成對(duì)催化劑的活化處理，即可投入正常運(yùn)行。
在催化劑實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，確定活化時(shí)間，也可定期活化，活化周期在1000～5000h范圍。
所述催化劑為蜂窩陶瓷或金屬蜂窩或金屬絲網(wǎng)或顆粒狀的形式的催化劑，催化劑載體材料為活性氧化鋁或氧化鈦或氧化硅或分子篩或活性炭，催化劑活性組分包括貴金屬和助劑，貴金屬為pt或pd或rh或au或ag等，助劑包括過(guò)渡金屬氧化物或稀土氧化物。
所述催化劑應(yīng)用于甲烷催化氧化或甲烷催化燃燒或vocs催化氧化或vocs催化燃燒或熱解氣部分氧化或熱解氣催化裂解的場(chǎng)合。
在本發(fā)明配制的活化劑氣體的活化氣氛下，可在催化劑表面上生成一定數(shù)量的含硫基團(tuán)，這些基團(tuán)具有快速與氧分子結(jié)合并傳遞給催化劑上的原活性位點(diǎn)的功能，從而加快了氧化催化反應(yīng)進(jìn)程，從宏觀上表現(xiàn)出降低起燃溫度或提高催化效率的結(jié)果。本發(fā)明通過(guò)在催化劑表面上引入新的活性位點(diǎn)，來(lái)促進(jìn)催化反應(yīng)過(guò)程，從而提高催化劑的活性，這種方法的好處是不需要對(duì)原有的催化劑狀態(tài)做大的改動(dòng)，只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理就可以，從而具有較廣的適用性。上述步驟（2）、（3）、（4）為本發(fā)明的核心創(chuàng)新點(diǎn)，其余步驟為本發(fā)明的必要組成，實(shí)際操作時(shí)，需要按照的條件嚴(yán)格執(zhí)行，如條件控制不當(dāng)，反而會(huì)發(fā)生在催化劑表面上硫酸鹽沉積的失效作用，因此需要在活化反應(yīng)條件下進(jìn)行嚴(yán)格控制。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)催化劑進(jìn)行活化操作，因此具有適合實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)，催化劑在實(shí)際應(yīng)用中催化活性得到明顯提高。
以下是本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用案例：
案例一：對(duì)于顆粒在0.5-1.0mm范圍之間的pd/γ-al2o3催化劑，在貧氧條件下的甲烷氧化反應(yīng)起燃溫度（氧氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%）為325℃（在20000h-1空速下）時(shí)，采用本發(fā)明方法后其起燃溫度降低至292℃，催化活性明顯提升。
案例二：對(duì)于顆粒在0.5-1.0mm范圍之間的pd/γ-al2o3催化劑，在富氧條件下的甲烷燃燒反應(yīng)起燃溫度（甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%）為486℃（在20000h-1空速下），采用本發(fā)明方法后其起燃溫度降低至433℃，催化活性明顯提升。
案例三：對(duì)于顆粒在0.5-1.0mm范圍之間的pt-ceo2/γ-al2o3催化劑，對(duì)甲苯廢氣凈化處理，當(dāng)甲苯原始濃度為2000mg/m3，氣流空速在30000h-1空速時(shí)，甲苯的催化燃燒反應(yīng)起燃溫度（甲苯凈化率達(dá)到90%）為280℃，采用本發(fā)明方法后其起燃溫度降低至243℃，催化活性明顯提升。
案例四：對(duì)于顆粒在1.0-2.0mm范圍之間的pt-nio/zsm-5催化劑，對(duì)熱解氣進(jìn)行部分氧化與裂解催化脫除焦油凈化處理，當(dāng)焦油組分原始濃度為20g/m3，氣流空速在25000h-1空速，反應(yīng)溫度為450℃時(shí)，焦油脫除率為91%，采用本發(fā)明方法后焦油脫除率提高到96%以上，催化活性明顯提升。