本發(fā)明涉及一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑、制備方法及其應(yīng)用，該催化劑特別適用于處理工業(yè)含硫廢氣。

背景技術(shù)：

1、催化燃燒是在催化劑作用下，使廢氣中可燃性污染物在較低溫度下氧化分解為水、二氧化碳、氮?dú)獾葻o毒無害物質(zhì)的凈化方法。由于催化劑加速了氧化分解的歷程，大多數(shù)有機(jī)類化合物在200～450℃溫度范圍內(nèi)，通過催化劑就可以氧化完全。與熱力燃燒法相比，催化燃燒所需的輔助燃料少，能量消耗低，設(shè)備設(shè)施的體積小。催化燃燒過程是在催化燃燒裝置中進(jìn)行，有機(jī)廢氣先通過熱交換器預(yù)熱到200～400℃，再進(jìn)入燃燒室，通過催化劑床層時(shí)，有機(jī)類化合物的分子和混合氣體中的氧分子分別被吸附在催化劑的表面而活化，由于表面吸附降低了反應(yīng)的活化能，有機(jī)類化合物與氧分子在較低的溫度下迅速反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和水。催化燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑，對(duì)催化劑的要求是活性高，特別要低溫活性好，以便在盡可能低的溫度下開始反應(yīng)。燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，釋放出大量的熱可使催化劑的表面溫度迅速升高，而催化劑上金屬容易因熔融燒結(jié)而降低活性，所以要求催化劑能耐高溫。

2、目前廢氣催化燃燒催化劑大致可分為貴金屬催化劑、非貴金屬氧化物催化劑和混合金屬催化劑。金屬氧化物型催化劑價(jià)格便宜，抗中毒性強(qiáng)，但是不耐用且效率低。作為處理工業(yè)廢氣的催化劑，貴金屬催化劑有很高的氧化活性優(yōu)點(diǎn)，雖然存在著資源稀少、有價(jià)格昂貴和耐中毒性差等缺點(diǎn)，但仍然是世界各國(guó)采用的主要催化劑。負(fù)載貴金屬的催化劑以其效率高受到廣泛青睞，其主要的載體是單片或者蜂窩形式的陶瓷或金屬材料。

3、由于其高活性和高穩(wěn)定性，鉑催化劑在vocs催化劑氧化方面應(yīng)用廣泛。工業(yè)應(yīng)用受到高成本和易中毒的特點(diǎn)受到一定限制，尤其是處理含有氯化物、硫化物等物質(zhì)的工業(yè)廢氣。在高濕度的環(huán)境下，鉑催化劑也容易由于水的吸附而失活。

4、與其他貴金屬催化劑相比，鈀催化劑具有更高的熱穩(wěn)定性。通常在多孔載體表面負(fù)載pd，能夠提高催化劑的穩(wěn)定性，以弱酸性材料為載體制備的催化劑活性最高。鈀基催化劑在氧化苯、甲苯、二甲苯和甲烷方面比其他貴金屬催化劑活性高。

5、但是由于硫與貴金屬在高溫下有很強(qiáng)的結(jié)合能力，對(duì)于廢氣中含有硫化物會(huì)使得催化劑中毒而失活，大大影響催化劑活性。催化劑的性能常常取決于制備方法、前驅(qū)體類型、顆粒直徑、金屬負(fù)載量、voc濃度等因素。綜上，在處理含硫化物的廢氣時(shí)不能按照常規(guī)的催化劑及工藝，需要開發(fā)一種新型的催化劑和與之相匹配的應(yīng)用工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑、制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明所采用分段處理含硫廢氣的工藝，即前端通過脫硫催化劑處理廢氣中硫成分，脫硫后的氣體進(jìn)入后端催化燃燒催化劑完成污染物降解。

2、具體的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑，由用于前端處理廢氣中硫成分的貴金屬抗硫催化劑和后端用于污染物降解的催化燃燒催化劑組成；所述貴金屬抗硫催化劑由貴金屬活性組分和載體組成，所述貴金屬活性組分為鉑、鈀可溶性化合物中的一種或多種，載體為硅摻雜氧化鋁；所述貴金屬抗硫催化劑中貴金屬負(fù)載量為0.5～1wt％，余量為載體；所述硅摻雜氧化鋁中sio2占1～10wt％，余量為al2o3；所述催化燃燒催化劑由貴金屬活性組分和載體組成，所述貴金屬活性組分為鉑、鈀可溶性化合物中的一種或多種，載體為稀土改性氧化鋁；所述貴金屬抗硫催化劑中貴金屬負(fù)載量為0.5～1wt％，余量為載體；所述稀土氧化物摻雜氧化鋁中稀土氧化物占10～25wt％，余量為al2o3。

4、進(jìn)一步地，所述鉑、鈀可溶性化合物為硝酸鉑或硝酸鈀。

5、進(jìn)一步地，所述貴金屬抗硫催化劑中貴金屬負(fù)載量為0.5～1wt％，余量為載體；所述硅摻雜氧化鋁中sio2占1～10wt％，余量為al2o3；所述貴金屬抗硫催化劑中貴金屬負(fù)載量為0.5～1wt％，余量為載體；所述稀土氧化物摻雜氧化鋁中稀土氧化物占10～25wt％，余量為al2o3。

6、一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的制備方法，包括：

7、(1)所述貴金屬抗硫催化劑的制備

8、取一定量的正硅酸乙酯與無水乙醇混合，加濃硫酸調(diào)節(jié)ph至1～2，攪拌2h至完全水解；將一定量的聚乙烯吡咯烷酮、偏鋁酸鈉溶于水，攪拌30min；將上述兩種溶液混合攪拌，并向其中滴加貴金屬溶液，攪拌2h后，用2mol/l氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph至10，攪拌1h后轉(zhuǎn)移至水熱釜，水熱釜置于烘箱，180℃下水熱晶化24h；所得催化劑粉末用去離子水洗滌至中性，烘干后加黏合劑，擠條機(jī)成型后在600℃下焙燒2h，得到貴金屬抗硫催化劑。

9、(2)所述催化燃燒催化劑的制備

10、將鉑或鈀化合物溶液的一種或多種緩慢滴加入在水中分散開的氧化鋁或稀土氧化物粉料中，攪拌2h，所用鉑、鈀化合物為硝酸鉑、硝酸鈀中的一種或多種。滳加完成后用氫氧化鋇或氨水調(diào)節(jié)溶液ph至7～9，所得漿料經(jīng)烘干，在600℃下焙燒2h得貴金屬涂層料。將貴金屬涂層料、黏合劑、醋酸、水等在膠體磨中分散，調(diào)節(jié)漿料粘稠度，采用真空涂覆的方式在蜂窩載體上分兩端完成涂覆，烘干焙燒后制得催化劑。

11、進(jìn)一步地，所述貴金屬抗硫催化劑制備中采用高溫水熱法制備催化劑粉料，其中模板劑為聚乙烯吡咯烷酮k30，經(jīng)成型工藝制得催化劑。

12、進(jìn)一步地，所述催化燃燒催化劑的制備中采用的黏合劑為鋁膠或硅膠，其用量為催化劑粉料質(zhì)量的10～25％。

13、進(jìn)一步地，所述催化燃燒催化劑的制備中采用羥乙基纖維素對(duì)漿料粘稠度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其用量為液體質(zhì)量的3～10％。

14、本發(fā)明的處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的應(yīng)用，采用分段處理含硫廢氣的工藝，即前端通過脫硫催化劑處理廢氣中硫成分，脫硫后的氣體進(jìn)入后端催化燃燒催化劑完成污染物降解。將所述催化劑分段裝填入反應(yīng)器中，前端為貴金屬脫硫催化劑，后端為催化燃燒催化劑；所述工業(yè)含硫廢氣中硫化物小于等于100ppm。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：

16、本發(fā)明有效解決了采用催化燃燒法處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑制備及應(yīng)用工藝，大大提高了貴金屬催化劑的使用壽命，有效降低了催化劑的使用成本。脫硫催化劑可以較為簡(jiǎn)便地集成到催化反應(yīng)塔中，無需增加額外設(shè)備，減少基建難度和成本。

技術(shù)特征：

1.一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑，其特征在于：

4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的制備方法，其特征在于，所述貴金屬抗硫催化劑的制備包括：

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的制備方法，其特征在于，所述催化燃燒催化劑的制備包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的制備方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的制備方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種催化燃燒法處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑制備方法，其特征在于：

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑的應(yīng)用，其特征在于，采用分段處理含硫廢氣的工藝，即前端通過脫硫催化劑處理廢氣中硫成分，脫硫后的氣體進(jìn)入后端催化燃燒催化劑完成污染物降解。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種處理工業(yè)含硫廢氣的催化劑、制備方法及其應(yīng)用，用于解決含硫廢氣采用催化燃燒方式處理時(shí)貴金屬催化劑容易中毒失活等問題。催化劑由用于前端處理廢氣中硫成分的貴金屬抗硫催化劑和后端用于污染物降解的催化燃燒催化劑組成；所述貴金屬抗硫催化劑和催化燃燒催化劑均由貴金屬活性組分和載體組成，所述貴金屬活性組分為鉑和/或鈀可溶性化合物，貴金屬抗硫催化劑載體為硅摻雜氧化鋁；催化燃燒催化劑的載體為稀土改性氧化鋁。本發(fā)明采用分區(qū)分段的方法與現(xiàn)有催化燃燒催化劑相結(jié)合，完成對(duì)含硫廢氣的處理，大大提高了催化劑在應(yīng)用時(shí)的壽命，抗硫催化劑可以較為簡(jiǎn)便地集成到催化反應(yīng)塔中，無需增加額外設(shè)備，減少基建難度和成本。

技術(shù)研發(fā)人員：周皓,顧永萬,劉沁曦,劉鋒,高勇,趙佳昕,李娘修
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南貴金屬實(shí)驗(yàn)室有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2