CN85109694A - 非贵金属蜂窝状燃烧催化剂 - Google Patents

Abstract

非贵金属氧化物蜂窝状燃烧催化剂，用于催化燃烧法处理工业废气和汽车尾气。该催化剂包括陶瓷质蜂窝状第一载体、第二载体耐热氧化铝涂层和催化活性组分。催化活性组分是铜、钒、锰、钴、镍的氧化物或上述元素中的几种组成的混合氧化物，同时含有稀土元素氧化物。稀土元素可以是镧、铈、镨、钐、钕、钇或其混合物。

Description

以非贵金属为催化活性组分的蜂窝状燃烧催化剂。用于催化燃烧法处理工业废气和汽车尾气，使废气中的一氧化碳和有机物深度氧化得以消除污染并可回收能源。

现代工业的发展造成了一氧化碳、烃类及其含氧衍生物对大气日益严重的污染。利用催化燃烧法使这些致污物质氧化成二氧化碳和水，这是消除这类污染并可以回收能源的有效方法。这样，获得性能优良的催化剂便成为实施催化燃烧的关键。优良的燃烧催化剂应具备良好的活性，能承担大空速负荷，有较低的起燃温度以减少治理污染时的能耗，甚至提供富余的能量，有较高的耐热性和机械强度，具有足够长的使用寿命。

根据检索专利文献的情况，如美国专利    3，914，389;3，956，189;英国专利    1，499，051;1    534    047;西德专利    2，518，537;日本专利    40，878（1976）;140，508（1982）。综合来看，迄今为止均是用贵金属如铂、钯等为催化活性组份。但是贵金属资源稀少，价格昂贵，难以满足广泛使用的催化燃烧技术的需要。但用非贵金属作为催化活性组份，通常不能满足上述在实施催化燃烧中对催化剂的要求。

本发明以复合的非贵金属氧化物和稀土元素氧化物为活性组份，代替了通常用的贵金属活性组份，研制成的蜂窝状催化燃烧催化剂，解决了在催化燃烧中非贵金属氧化物的本征活性低于贵金属的问题，其使用温度和以贵金属为催化活性组份的燃烧催化剂相同。解决了非贵金属活性组份难以耐高温的问题，能承担高负荷大空速操作，并具备一定的抗硫和抗焦油烟雾能力，有足够的使用寿命。

其性能指标：

空速（1/时）    10000～40000

使用温度℃    150-300如一氧化碳150℃，甲苯

260℃

耐热温度℃    700

净化率    90%～接近100%

抗硫性 可耐30PPm SO₂

寿命    二年以上

本发明的催化燃烧催化剂不同于任何见绪于已报导的催化燃烧催化剂。它包括载体和催化活性组份，其中载体又分成两部分，其一是以陶瓷质蜂窝状材料为第一载体，在陶瓷质蜂窝状材料的Z轴方向开有许多水平的对穿孔道，孔道的截面为方形、三角形或园形，并且具有合适的孔容，一般来说孔容在0.1～0.5毫升/克之间为适宜。其二是以耐热的氧化铝涂层为第二载体，需要指出的是氧化铝涂层中加有稀土氧化物。涂层的料液以浸渍法附着于第一载体后，经干燥、置于摄氏500度的温度下焙烧。第二载体占整个载体重量的5%到15%是适宜的。催化活性组份由铜、钒、锰、钴、镍的氧化物，或上述成份中的几种组成的混合氧化物，其中含有稀土元素的氧化物。稀土元素可以是镧、铈、镨、钕、钐、钇或者是它们的混合物。配制含催化活性组份的化合物的溶液以浸渍法附着于已制备好的载体上，经干燥后，在摄氏500度的温度下，焙烧3小时，即得到本发明所述的非贵金属氧化物蜂窝状燃烧催化剂。其中催化活性组份的重量占制成品的催化剂重量的2～35%。

本发明的实施例如下：

陶瓷材料的蜂窝状第一载体，在Z方向上有园形水平对穿的孔道，其孔道密度为11个/cm²，孔容为0.3毫升/克。将制备的氧化铝凝胶1500克与硝酸镧溶液100ml（浓度为24～30%体积）混匀。第一载体浸入上述溶液后取出干燥，再在500℃温度下焙烧3小时。然后以Cu（NO₃）₂·3H₂O 650克、Co（NO₃）₂·6H₂O 250克、Ni（NO₃）₂·6H₂O 250克、M_n（NO₃）₂50%水溶液100克、Ce（NO₃）·6H₂O 100克、H₂O 500克配制成含催化活性组份的溶液，将载体浸入，经浸渍后取出干燥，置于摄氏500℃温度下焙烧3小时。即得到本发明所述的非贵金属氧化物蜂窝状催化燃烧催化剂。制成的燃烧催化剂应用在（1）治理工厂废气，结果见表1、2。

表1.催化性能

使用对象        一氧化碳、烃类和烃类含氧衍生物的催化燃烧，

                        可用于治理一氧化碳。煤油、烯烃、芳烃、醛、

                        酮、醇醚、酯、苯酐、苯并芘等工业废气。同

时用于经催化燃烧产生高温燃气的回收能源工艺。

起燃温度℃ 150～300（苯并芘为350～380）

空速                10000～40000

立方米废气／立方米催化剂。小时

有机物质                90％～100％

净化率

耐热温度℃ 700

抗毒性            可耐油漆烘道排气中的焦油烟雾

可耐30PPm SO₂

寿命 一年以上（某些工厂可使用时间大于二～三年

表2    催化剂的起燃温度

被燃气体中的可燃成份                            起燃温度℃

一氧化碳                                                    150～200

丙烯                                                            200～250

双戊烯                                                        200～300

苯                                                                240～260

甲苯                                                            240～260

二丙酮醇                                                    200～240

二甲苯                                                        200～300

乙醛与高级醛                                            150～200

苯并                                                            350～380

顺酐                                                            240～260

苯酐                                                            280～300

苯酚 280～290

说明：起燃温度的意义是为使净化率达到90％以上，

进入催化床之前被燃气体所需要的最低温度。

（2）治理汽车尾气，在总速：20公里/时、40公里/时、60公里/时、80公里/时考察了催化剂在以上工况条件下的净化效率：CO的净化率为92%以上，HC为60%以上，NO为70%以上。

Claims (10)

1、一种非贵金属蜂窝状燃烧催化剂，用于催化燃烧法处理工业废气和汽车尾气，它包括载体和催化活性组份，本发明的特征在于以陶瓷质蜂窝状材料为第一载体，以氧化铝涂层为第二载体，催化活性组份是铜、钒、锰、钴、镍的氧化物或上述元素中的几种组成的混合氧化物，并含有稀土元素氧化物；

2、据权利要求1所述的发明，其特征在于作为第一载体的陶瓷质蜂窝状材料为氧化铝或堇青石或二者的混合物，其造型为在Z轴方向开有许多水平对穿孔道，孔道的截面为方形、三角形或园形;

3、据权利要求1所述的发明，其特征在于陶瓷质蜂窝状材料应具有合适的孔容，其孔容值在0.1～0.5毫升/克为适宜;

4、据权利要求1所述的发明，其特征在于作为第二载体的氧化铝涂层中加有稀土氧化物，其含量在涂层中为1～5%;

5、据权利要求1所述的发明，其特征在于第二载体以浸渍涂层法附着于第一载体，经干燥焙烧后制成载体;

6、据权利要求1所述的发明，其特征在于催化活性组份中的稀土元素可以是镧、铈、镨、钕、钐、钇或其混合物;

7、据权利要求1所述的发明，其特征在于催化活性组份中的重量比例是：铜∶钴∶镍∶锰∶铈＝10～15∶2～6∶2～6∶1～3∶1～3;

8、据权利要求1所述的发明，其特征在于催化活性组份以浸渍法附着于已附着有第二载体涂层的载体上，经干燥、焙烧后即制为成品;

9、据权利要求1所述的发明，其特征在于第二载体占整个载体重量的5～15%;

10、据权利要求1所述的发明，其特征在于催化活性组份占成品重量的2～35%。