一种氨转化催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种氨转化催化剂及其制备方法，是在蜂窝载体表面涂覆Al2O3涂层，再浸渍于复合浆液中，所述复合浆液主要由SSZ

【技术实现步骤摘要】
一种氨转化催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种氨转化催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氨气主要产生于钢铁、石油化工、化肥等化工企业，污染的来源多，且排放量较大。氨气是一种无色且具有强烈的刺激性臭味的气体，已被列入我国的恶臭污染物排放标准，成为企业重点控制的项目。去除废气中氨的传统方法主要有吸收法、吸附法、生物过滤法以及焚烧法等，但这些方法各有优劣势，在实际应用中有一定的局限性。
[0003]氨的催化氧化技术是一种理想的、具有潜力的治理技术，具体是在催化剂以及氧气气氛下，将NH3选择性催化氧化成无污染的N2和水。该技术在实际应用中需要高活性、高N2选择性的催化剂，使NH3最大程度的转化为N2，减少氮氧化物副产物的产生。目前该技术常用的催化剂体系主要有以下三大类：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂以及离子交换沸石（分子筛）型催化剂。但是，贵金属催化剂制备成本较高，且选择性不好，易产生副产物N2O；金属氧化物催化剂和离子交换沸石型催化剂价格较便宜，选择性相对较好，但是温度窗口偏高。
[0004]CN101417237A公开了一种NH3选择性氧化催化剂，将NH3选择性催化氧化成无污染的N2和H2O。主要解决目前应用于消除工业、交通等过程中产生的NH3污染的氧化催化剂低温活性差、选择性不高、抗硫性能差的问题。催化剂先由二次离子交换法制备得到大比表面的Fe-ZSM-5分子筛催化剂，再在Fe-ZSM-5上负载微量贵金属Pt，制得Ptx-Fe-ZSM-5催化剂。该催化剂在250℃，NH3的转换率为95%，但N2选择性低于80%，且需要负载贵金属Pt，提高了制备成本。
[0005]CN101554587A公开了一种低温氨选择性氧化催化剂，用于消除工业、农业、交通以及建筑等过程中产生的氨气污染，在较低温度下将氨选择性催化氧化成无污染的氮气和水。该催化剂在160℃以上温度对氨的转化率达到100%，氮气选择性接近80%，低温氧化能力好，催化效率高，稳定性高。催化剂由多孔性无机氧化物载体、活性组分银和助剂组分铈三部分组成。多孔性无机氧化物载体是二氧化硅、三氧化二铝、氧化锆、氧化镧、氧化锌、二氧化钛其中的一种或一种以上氧化物的混合物；活性组分由按金属元素重量换算值计为1-15%的银负载于无机氧化物载体上，助剂组分由按金属元素重量换算值计为5-50%的铈与银组分同时负载于无机氧化物载体上。但是，该催化剂氮气选择性接近80%，选择性有待提高。
[0006]CN102179252A公开了一种选择性催化氧化氨的Cu/CeOx-TiO2催化剂及其制备方法，先采用浸渍法将助剂CeOx添加到TiO2固体粉末中，再以尿素为沉淀剂，采用均相沉淀法负载催化活性组分铜，催化剂中Ce与Ti的摩尔比为1/50～1/5，以催化剂的重量为基准，催化剂活性组分铜的重量含量为1%～30%。该催化剂只有在250℃条件下，才同时具有良好的NH3转化率和N2选择性，活性温度窗口不够宽。

技术实现思路

[0007]针对现有催化剂的不足，本专利技术提供了一种氨转化催化剂及其制备方法和应用。
本专利技术所制得的催化剂在200-300℃的较宽温度窗口均具有良好的NH3转化率和N2选择性。
[0008]本专利技术一方面提供了一种氨转化催化剂，在蜂窝载体表面涂覆Al2O3涂层，再浸渍于复合浆液中，所述复合浆液主要由分子筛负载活性组分制得，所述的分子筛为SSZ-13分子筛，其中活性组分为铜和锆，以蜂窝载体质量计，氧化铝的含量为2%-5%，SSZ-13分子筛的含量为3%-5%，活性组分以氧化铜计含量为0.1%-0.5%，以氧化锆计含量为0.02%-0.08%。
[0009]本专利技术中，所述的蜂窝载体为蜂窝陶瓷载体，目数为200-400目，优选堇青石蜂窝陶瓷载体。
[0010]本专利技术中，所述的活性组分还可以包括铈，以蜂窝载体质量计，氧化铈的含量为0.02%-0.1%。
[0011]本专利技术中，所述催化剂中还包括一定量的SAPO-35分子筛，以蜂窝载体质量计，含量为0.05%-0.25%。
[0012]本专利技术另一方面还提供了上述氨转化催化剂的制备方法，主要包括以下步骤：（1）将SSZ-13分子筛浸渍于活性组分前驱体溶液中，所述活性组分为铜和锆，浸渍完后干燥、焙烧，获得SSZ-13分子筛负载活性组分的复合物粉体；（2）将复合物粉体、粘结剂、水制成复合浆液；（3）将涂覆氧化铝涂层的蜂窝载体浸没于复合浆液中，取出后经吹扫、干燥、焙烧，获得催化剂。
[0013]本专利技术方法中，步骤（1）所述SSZ-13分子筛的比表面积为500-700m2/g，孔容为0.25-0.35cm3/g，其中微孔占80%以上。SSZ-13分子筛可以自制或者通过商业购买获得，自制一般采用水热法合成。
[0014]本专利技术方法中，步骤（1）对SSZ-13分子筛进行改性处理，具体是将SSZ-13分子筛置于体积浓度为10%-20%的氢氟酸溶液中浸渍10-30min，洗涤后，在100-120℃下干燥4-6h。
[0015]本专利技术方法中，步骤（1）所述的活性组分前驱体是指铜和锆的可溶性盐，如硝酸盐、氯化盐等中的任意一种。活性组分前驱体溶液中，Cu的摩尔浓度为0.5-1.0mol/L，Cu和Zr的摩尔比为1:（0.1-0.2）。
[0016]本专利技术方法中，步骤（1）所述的活性组分前驱体溶液中还包括铈，Ce和Zr的摩尔比为1-2:1。
[0017]本专利技术方法中，步骤（1）的浸渍时间为1-2min。浸渍后在100-120℃干燥4-6小时，在500-600℃下焙烧2-4h，获得复合物粉体。
[0018]本专利技术方法中，步骤（2）所述复合物粉体、粘结剂、水按质量比为15-25:1-3:100混合，一般通过打浆、球磨等方式制得复合浆液。
[0019]本专利技术方法中，步骤（2）所述粘结剂为有机粘结剂，如可以是甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等中的至少一种。
[0020]本专利技术方法中，步骤（2）复合浆液中，同时添加SAPO-35分子筛，用量为复合物粉体质量的1%-5%。
[0021]本专利技术方法中，步骤（3）所述的蜂窝载体为蜂窝陶瓷载体，目数为200-400目，优选堇青石蜂窝陶瓷载体。
[0022]本专利技术方法中，步骤（3）涂覆氧化铝涂层的蜂窝载体的制备方法为：将pH为1-2的稀硝酸、拟薄水铝石粉、有机粘结剂、去离子水按质量比50 :（5-30）:（1-5）: 100混合，球磨
10-20h制得涂覆浆液，将蜂窝载体置于涂覆浆液中1-3min，在100-120℃干燥4-6h，在500-600℃下焙烧2-4h。
[0023]本专利技术方法中，步骤（3）所述涂覆氧化铝涂层的蜂窝载体浸没于复合浆液中的时间为1-5min。然后利用压缩空气将蜂窝孔中残留的液体吹扫干净，在100-120℃干燥4-6h，在450-500℃下焙烧1-2h。
[0024]本专利技术所述的氨转化催化剂的应用，在氨转化催化剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨转化催化剂，其特征在于包括如下内容：在蜂窝载体表面涂覆Al2O3涂层，再浸渍于复合浆液中，所述复合浆液主要由SSZ-13分子筛负载活性组分制得，其中活性组分为铜和锆，以蜂窝载体质量计，氧化铝的含量为2%-5%，SSZ-13分子筛的含量为3%-5%，活性组分以氧化铜计含量为0.1%-0.5%，以氧化锆计含量为0.02%-0.08%。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的蜂窝载体为蜂窝陶瓷载体，目数为200-400目，优选堇青石蜂窝陶瓷载体。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的活性组分还包括铈，以蜂窝载体质量计，氧化铈的含量为0.02%-0.1%。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂中还包括一定量的SAPO-35分子筛，以蜂窝载体质量计，含量为0.05%-0.25%。5.一种权利要求1-4任一所述氨转化催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将SSZ-13分子筛浸渍于活性组分前驱体溶液中，所述活性组分为铜和锆，浸渍完后干燥、焙烧，获得SSZ-13分子筛负载活性组分的复合物粉体；（2）将复合物粉体、粘结剂、水制成复合浆液；（3）将涂覆氧化铝涂层的蜂窝载体浸没于复合浆液中，取出后经吹扫、干燥、焙烧，获得催化剂。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述SSZ-13分子筛的比表面积为500-700m2/g，孔容为0.25-0.35cm3/g，其中微孔占80%以上。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：步骤（1）对SSZ-13分子筛进行改性处理，具体是将SSZ-13分子筛置于体积浓度为10%-20%的氢氟酸溶液中浸渍10-30min，洗涤后，在100-120℃下干燥4-6h。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的活性组分前驱体溶液中，Cu的摩尔浓度为0.5-1.0mol/L，Cu和Zr的摩尔比为1:（0.1-0.2）。9.根据权利要求5或8所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的活性组分前驱体溶液中还包括铈，C...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽，汪鹏，王学海，赵磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：