CN101244387B

CN101244387B - 漆包机废气净化蜂窝状催化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101244387B
Application number: CN2008100200322A
Authority: CN
Inventors: 贾莉伟; 欧建斌
Original assignee: Wuxi Weifu Environmental Protection Catalyst Co Ltd
Current assignee: Wuxi Weifu Environmental Protection Catalyst Co Ltd
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: CN101244387A

Abstract

本发明公开了一种利用催化燃烧法净化工业废气的漆包机废气净化蜂窝状催化剂，同时本发明还公开了一种该催化剂的制备方法。按照本发明提供的技术方案，所述净化漆包机废气的蜂窝状催化剂，以金属蜂窝或蜂窝瓷为蜂窝骨架，在该蜂窝骨架上涂覆有铈锆固溶体与γ-氧化铝的混合物涂层，所述的铈锆固溶体为负载贵金属钯、铂或钯与铂的固溶体。本发明的蜂窝状催化剂不易发生高温烧结失活、使用寿命长。

Description

漆包机废气净化蜂窝状催化剂及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种利用催化燃烧法净化工业废气的漆包机废气净化蜂窝状催化剂，同时本发明还公开了一种该催化剂的制备方法。

背景技术

漆包线生产过程中所用的漆包漆含有大量的稀释剂与有机溶剂，其主要组分是苯、二甲苯与甲酚，这些有机化合物从漆膜加热固化时挥发出来。如果这些溶剂直接挥发到大气中，将会产生如下问题：(1)污染环境：苯、二甲苯与甲酚化合物对人们身心健康产生极大损害；(2)能源浪费：三种有机物具有高燃烧热值，一般为32406～43208kJ/kg；(3)生产安全隐患：二甲苯的馏程130℃～150℃，甲酚馏程为：190～210℃，在生产过程中有机物可能冷凝、聚集在管道中，从而引发生产安全事故。所以在漆包线生产过程中，消除有机废气显得尤为重要。为净化该废气，现今漆包线生产厂大多采用单层快速催化燃烧热风循环的漆包机。这种漆包机的有机废气进入催化燃烧室，经催化燃烧后放出大量的热能，再通过风机经风道送入到烘炉炉膛中，烘焙漆包线的漆膜涂层，同时将废气转化成二氧化碳和水分，既节约了能源，又保护了环境。

在漆包机废气的净化与能源利用环节，催化剂起着决定性的作用。目前此类催化剂是以堇青石为载体，再负载贵金属Pd或过渡金属氧化物，但堇青石载体具有很多微孔，排气背压较高，催化剂床层温度较催化前温度高60～100℃，容易导致催化剂发生高温烧结失活；同时碳氢化合物非常容易沉积到蜂窝载体的表面，从而使催化剂发生物理中毒，缩短了催化剂的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种不易发生高温烧结失活、延长使用寿命的漆包机废气净化蜂窝状催化剂。

本发明的另一目的是提供一种上述漆包机废气净化蜂窝状催化剂的制备方法。

按照本发明提供的技术方案，所述净化漆包机废气的蜂窝状催化剂，以金属蜂窝或蜂窝瓷为蜂窝骨架，在该蜂窝骨架上涂覆有铈锆固溶体与γ-氧化铝的混合物涂层，所述的铈锆固溶体为负载贵金属钯、铂或钯与铂的固溶体。

所述的金属蜂窝或蜂窝瓷目数为50目～600目。

负载贵金属钯、铂或钯与铂的铈锆固溶体在涂层中质量百分含量20％～95％，γ-氧化铝质量百分含量5％～80％。

贵金属总负载量为铈锆固溶体质量的0.5％～3％。

上述净化漆包机废气蜂窝状催化剂的制备方法包括以下步骤：

(1)、选择目数为50目～600目的蜂窝瓷为骨架备用，或者选择目数为50目～600目的金属蜂窝为骨架，将该金属蜂窝在500℃～800℃的空气气氛中预处理，使其表面形成一层氧化物膜；

(2)、采用等体积法，测试每单位质量的铈锆固溶体粉末需要的水量，结合需要涂覆的贵金属量，计算需要贵金属钯或铂的盐溶液的量，稀释，采用等体积法浸渍贵金属溶液于铈锆固溶体粉末上；

(3)、将浸渍贵金属的铈锆固溶体与γ-氧化铝混合，然后加入去离子水，搅拌均匀得到悬浮液，使得γ-氧化铝的重量百分比浓度为5％～40％，铈锆固溶体重量百分比浓度为10％～40％，将悬浮液球磨，控制颗粒度D90(即颗粒数量的90％)小于50微米，得到浆液；

(4)、将蜂窝瓷或步骤(1)中预处理的金属蜂窝或浸渍于上述步骤(3)制备的浆液中，停留1～3秒，以每秒30～100mm的速度提出；

(5)、将步骤(4)中涂覆浆液的蜂窝瓷或金属蜂窝在100～200℃下烘干30～50min，重复步骤(4)，至涂覆到蜂窝上的涂层量达到30～300g/L，接着在400℃～600℃焙烧60min～120min，即得到漆包机废气净化蜂窝状催化剂。

所述的贵金属溶液为钯、铂的硝酸盐或氯化盐，该贵金属溶液的摩尔浓度为0.5～20mol/L。

本发明利用强度大、气阻小的金属蜂窝或蜂窝陶瓷骨架，制备了一种新型的漆包机废气净化蜂窝状催化剂，可降低催化剂床层的温度，提高催化剂的耐久活性。

附图说明

图1为漆包机废气净化蜂窝状催化剂的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

在这些实施例中，除另有说明以外，所有百分比均按重量计。

实施例1

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M1：金属蜂窝选择50目金属载体，外形为80mm×80mm×80mm的正方体，在800℃下高温处理2h；取100g铈锆固溶体，滴加去离子水，直到有液态水析出，记录所加水的重量32g；称量含有5g钯的硝酸钯溶液，稀释至318.4g，采用等体积浸渍法负载硝酸钯995g的铈锆固溶体上；称量4000g的γ-氧化铝；再称量8000g去离子水；将γ-氧化铝、去离子水与负载硝酸钯的铈锆固溶体一起混合到带有搅拌器的容器中，搅拌均匀得到悬浮液；将该悬浮液经球磨机研磨至粒度D₉₀＝20微米；将上述预处理的金属蜂窝载体浸渍于该浆液中，停留2秒，以每秒30mm速度提出；将涂覆浆液的金属蜂窝在120℃下烘干30min，涂层量达到60g/L，接着在500℃焙烧80min，得到漆包机废气净化金属蜂窝催化剂。

催化剂活性评价与床层温度测试：用空气将等量比例的苯、二甲苯与甲酚混合溶液带入装有M1催化剂的反应器内，每升高5℃，用Agilent 6890气相色谱检测催化前后三种化合物的浓度，计算苯、二甲苯与甲酚转化率，记录三种污染物完全转化时催化剂前2cm处与催化剂床层的温度，结果见表1。

实施例2

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M2：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于金属蜂窝选择200目金属载体。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表1。

实施例3

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M3：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于金属蜂窝选择600目金属载体。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表1。

实施例4

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M4：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于选用1500gγ-氧化铝与负载硝钯的铈锆固溶体混合。为确保与M1催化剂贵金属上载量一致，涂层量为30g/L。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表1。

实施例5

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M5：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于选用52.6gγ-氧化铝与负载硝钯的铈锆固溶体混合。为确保与M1催化剂贵金属上载量一致，涂层量为12.6g/L。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表1。

实施例6

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M6：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于选用含有30g铂的硝酸钯负载到970g的铈锆固溶体上。为确保与M1催化剂贵金属上载量一致，涂层量为10g/L。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表1。

实施例7

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M7：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于选用含有5g铂的硝酸铂负载到995g的铈锆固溶体上。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表1。

表1

实施例8

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M8：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在将催化剂M1在1050℃下处10h后。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表2。

实施例9

制备漆包机废气净化金属蜂窝催化剂M9：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在将催化剂M5在1050℃下处10h后。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表2。

表2

实施例10

制备漆包机废气净化蜂窝瓷催化剂C1：具体制备方法与本部分实例1基本相同，不同之处在于选用50目蜂窝瓷作为载体，不用800℃预处理。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表3。

实施例11

制备漆包机废气净化蜂窝瓷催化剂C2：具体制备方法与本部分实例10基本相同，不同之处在于选用600目蜂窝瓷作为载体。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表3。

实施例12

制备漆包机废气净化蜂窝瓷催化剂C3：具体制备方法与本部分实例10基本相同，不同之处在于选用含有5g铂的硝酸铂与含有5g钯的的硝酸钯同时负载到990g的铈锆固溶体上。催化剂活性评价与床层温度测试结果见表3。

表3

Claims

1.一种净化漆包机废气的蜂窝状催化剂，其特征是：以金属蜂窝为蜂窝骨架，在该蜂窝骨架上涂覆有铈锆固溶体与γ-氧化铝的混合物涂层；所述的铈锆固溶体为负载贵金属钯的固溶体，或钯与铂的固溶体；

所述的金属蜂窝目数为50目～600目；

负载贵金属钯或钯与铂的铈锆固溶体在涂层中的质量百分含量为20％～95％，γ-氧化铝在涂层中的质量百分含量为5％～80％；

贵金属总负载量为铈锆固溶体质量的0.5％～3％。

2.制备权利要求1所述净化漆包机废气蜂窝状催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)、选择目数为50目～600目的金属蜂窝为骨架，将该金属蜂窝在500℃～800℃的空气气氛中预处理，使其表面形成一层氧化物膜；

(2)、采用等体积法，测试每单位质量的铈锆固溶体粉末需要的水量，结合需要涂覆的贵金属量，计算需要的贵金属钯或钯与铂的盐溶液的量，稀释，采用等体积法浸渍贵金属溶液于铈锆固溶体粉末上；

(3)、将浸渍贵金属的铈锆固溶体与γ-氧化铝混合，然后加入去离子水，搅拌均匀得到悬浮液，使得γ-氧化铝的重量百分比浓度为5％～40％，铈锆固溶体重量百分比浓度为10％～40％，将悬浮液球磨，控制颗粒度D90小于50微米，得到浆液；

(4)、将步骤(1)中预处理的金属蜂窝浸渍于上述步骤(3)制备的浆液中，停留1～3秒，以每秒30～100mm的速度提出；

(5)、将步骤(4)中涂覆浆液的金属蜂窝在100～200℃下烘干30～50min，重复步骤(4)，至涂覆到蜂窝上的涂层量达到30～300g/L，接着在400℃～600℃焙烧60min～120min，即得到漆包机废气净化蜂窝状催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备净化漆包机废气蜂窝状催化剂方法，其特征在于：所述的贵金属溶液为钯的硝酸盐或氯化盐，或者钯与铂的硝酸盐或氯化盐；该贵金属溶液的摩尔浓度为0.5～20mol/L。