使用基于金属和含二氧化硅的氧化锆的组合物催化氧化一氧化碳和烃的气体处理方法技术

本发明专利技术涉及在富氧介质中将气体中所含的一氧化碳和烃催化氧化的气体处理方法，特别是内燃机废气处理方法，其中所述方法包括使用基于作为氧化催化剂的金属如铂和基于含二氧化硅的氧化锆的组合物作为催化剂。本发明专利技术的方法特别适合处理柴油型或在贫燃条件下运行的汽油型发动机的废气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体，特别是内燃机废气的处理方法，其用于催化氧 化一氧化碳和烂。
技术介绍
已知限制一氧化碳和烃排放的汽车后燃标准将变得更为严格，且 不仅适用于传统的汽油机，还适用于柴油型发动机。还已知后一种类 型的发动机排出的废气总是包含过量氧气。因此，三元催化剂在这些 气体的处理中的效力有限，因为任何过量的氧将会导致它们的性能劣 化。此外，仍然是在这种类型的发动机的情况下，还需要在相对较低温度下，即在大约150C至300。C下有效的催化剂。此外，在柴油燃料通常具有比汽油机燃料高的硫含量的情况下，必须能够提供具有提高 的抗硫酸盐化性能的催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的因此是提供适合处理富氧气体并且从低温开始具有 显著活性的催化剂。另 一 目的是提供具有改进的抗硫酸盐化性能的催化剂。为此，用于在富氧介质中催化氧化气体中所含的一氧化碳和烃的本专利技术气体处理方法的特征在于使用基于金属(其为氧化催化剂) 和基于含二氧化硅的氧化锆的组合物作为催化剂。由于该催化剂的使用，本专利技术的方法在低至200。C-220。C的温度 下是有效的，在催化剂尚未老化时，这些温度可能更低。其甚至可用 于含硫燃料，并且最后，所用催化剂表现出良好的抗老化性。施例，本专利技术的其它特征、细节和优点将会更清晰,在本说明书的后继部分中，术语"比表面积"被理解为是指根据标准ASTM D 3663-78通过氮吸附法测定的BET比表面积，该标准是以 r力e /卯r/7a/ f力e JiZ7ericfl/7 C力e/z ica/ Soc/"/， g 309 (1938) 中描述的Br画uer-Emmett-Teller方法为基础制定的。同样，在本说明书中，术语"稀土金属"被理解为是指选自由钇 和周期表中原子序数为57至71 (包括57和71在内)的元素构成的 组中的元素。最后，要指出的是，除非另行说明，端点值包括在给定数值范围内。本专利技术的方法涉及气体中所含的 一氧化碳和烃的催化氧化。能够 在本专利技术中处理的气体例如是来自燃气轮机、来自发电站锅炉或来自 内燃机的那些气体。其还涉及上述化合物被氧氧化，即下述反应 CO + 1/202 — C02(1) HC (烃)+ 02 — C02 + H20( 2 )氧在此是该气体的过量氧，因为该方法是在富氧介质中使用的。 这是因为通过这种方法处理的气体具有相对于燃料化学计算燃烧所 必需的量为过量的氧，更具体地，这些气体具有相对于化学计算值y -l过量的氧。因此涉及y值大于1的气体。该值Y以本身已知的方 式与空气/燃料比相关联，特别是在内燃机领域中。这类气体可以是在 贫燃条件下运行的汽油机的气体，其具有例如至少2%的含氧量(按体 积计)，也可以是具有更高含氧量的气体，例如来自柴油型发动机的 气体，即具有至少5%或高于5%，更特别至少10%的含氧量，该含量可 以为例如5%至20%。应该指出，除了上文提到的(1)和(2)的氧化反应外，该方法 还可以在气体处理过程中利用可溶有机馏分(即源自于燃料和源自于 润滑油并吸附在烟灰颗粒上的液体烃)的氧化，以及含氧化合物(例 如醛)的氧化，以产生二氧化碳和水。本专利技术的方法使用现在将更具体描述的特定组合物作为催化剂。所述金属的载体的氧化锆。更特别提到贵金属作为这种催化剂。该术语被理解为是指金、银、 和铂族金属，即钌、铑、钯、锇、铱和铂。非常特别地，可以使用辆。 这些贵金属当然可以单独或者组合使用。氧化催化剂的量可以为例如0. 05%至10%,更特别为0. 1%至5%, 该量以金属形式的氧化催化剂的重量相对于整个组合物的重量来表 示。要理解的是，该量单纯作为示例4出，氧化催化剂的最小量为 低于该量时，该组合物不再催化有效，而最大含量通常并不重要，但 基本取决于成本问题。在本专利技术的方法中用作催化剂的组合物还基于氧化锆，其基本特 征在于包含二氧化硅。二氧化硅含量可在宽范围内变动。最小值通常为从该值开始， 氧化锆表现出令人满意的热稳定性，而最大含量为超出该含量时， 会出现降低该组合物效力的相。例如，该含量可以为1%至50%，更特 别为5至30°/。，该量以二氧化硅重量相对于氧化锆+二氧化硅总量表示。该组合物的氧化锆另外可以包含稀土金属，该稀土金属以氧化物 形式存在。稀土金属特别可以是镧、钕、镨和钇。通常，稀土金属的 含量可以最多为20%,该量以稀土金属氧化物重量相对于氧化锆+二氧 化硅+稀土金属氧化物总量表示。任选与稀土金属结合的基于锆并包含二氧化硅的組合物是可以通 过各种类型的方法制备的已知产品。该方法例如可以是通过锆化合物与二氧化硅前体和稀土金属化合 物共沉淀的方法。可用的另一种方法在于将稀土金属盐和硅酸盐与 锆溶胶混合；随后将所得悬浮液干燥，然后煅烧。术语"锆溶胶"是 指由基于锆化合物的胶态尺寸(即大约1纳米至大约500纳米的尺寸) 的细固体粒子构成的任何体系，该化合物通常是悬浮在含水液相中的 锆氧化物和/或水合氧化物，例如羟基氧化锆或碱式硝酸锆。还可以通过使用二氧化硅前体和稀土金属化合物的溶液浸渍氧化锆来实行。作为锆化合物，可以提到锆盐，例如选自硝酸盐、乙酸盐或氯化物。因此可以提到例如硝酸氧锆或二氯氧化锆。最常使用硝酸氧锆。 作为硅前体，可以使用碱金属元素(例如钠)的硅酸盐，硅烷氧化物，或者碱金属元素(例如钠或钾)的烷基硅醇盐(siliconate)， 作为例子，可以提到甲基硅醇钾。对于稀土金属化合物，可以借助稀土金属的盐，例如借助硝酸盐、 氯化物、硫酸盐或碳酸盐。锆" ' 、 、'-U)使锆化合物、硅化合物和非必要的稀土金属化合物在碱性 介质中合并，由此获得沉淀物；- (b)在液体介质中加热所述沉淀物；-(c)将选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚乙二醇、 羧酸及其盐、和羧甲基化脂肪醇乙氧基化物型表面活性剂的化合物添 加到在前一步骤获得的沉淀物中；- (d)将由此获得的沉淀物煅烧。上文针对锆化合物和稀土金属化合物所述的内容也适用于此。对 于硅化合物，可以使用上述二氧化硅前体和可以由前述前体获得的硅 酸溶液或沉淀二氧化硅。作为硅化合物，也可以提到热解法二氧化硅， 例如来自Degussa的Aerosi 1⑧类型的二氧化硅。二氧化硅可以以溶胶 或悬浮液形式提供。使用碱或者特别是氢氧化物类型的碱性化合物来使该介质呈碱 性，锆化合物、硅化合物和非必要的稀土金属化合物在该介质中合并。 可以提到碱金属或碱土金属氢氧化物。也可以使用仲胺、叔胺或季胺。 但是，胺和氨可以是优选的，因为它们降低了被碱金属或碱土金属阳 离子污染的风险。也可以提到脲。碱性化合物通常以水溶液形式使用。使锆化合物、硅化合物和非必要的稀土金属化合物合并的方式并不重要。但是，这种合并操作可以通过例如将硅酸钠溶液引入锆化合 物与碱性化合物的溶液的预制混合物中来进行。还可以在反应器中同步骤(a )优选在环境温度(20-25°C )下进行。 该方法的随后步骤(b)是在液体介质中加热沉淀物的步骤。 该加热操作可以直接对在步骤(a )后获得的反应介质来进行，或 在对在将沉淀物与反应介质分离、任选洗涤和将沉淀物再置于水中后 获得的悬浮液来进行。加热介质的温度为至少100。C，更特别至少130 。C。加热操作可以通过将液体介质引入封闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在富氧介质中催化氧化气体中所含的一氧化碳和烃的气体处理方法，其特征在于，使用基于作为氧化催化剂的金属和基于含二氧化硅的氧化锆的组合物作为催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E罗阿尔，S韦迪耶，黄爱民，
申请(专利权)人：罗狄亚化学公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]