CN108816224A - 一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，该催化剂主要包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分。该催化剂主要通过负载于催化剂内空隙表层的活性组分处理硅铝磷分子筛焙烧过程中的废气转化为对环境无毒无害污染的气体，做到工艺过程中的废气达标排放。该催化剂机械强度高，比表面积大，便于加工填充，并且催化活性高，同时具备较高选择性。

Description

一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂及制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，尤其是涉及一种硅铝磷分子筛焙烧过程中的废气处理领域。
背景技术
丙烯是目前世界上最重要的大宗化工产品和支撑我国经济发展的基础化工原料之一，可制备多种基本有机原料。例如可制备环氧丙烷、丙烯醛、丙烯醇、异丙醇、四氯化碳、丁醇等等。近年来，由于受下游衍生物(尤其是聚丙烯)需求的影响，丙烯的需求量大幅增大。由于国内丙烯资源的短缺，远远不能满足国内市场的需求，国内自给率大幅下降，需要大量进口。随着国际市场激烈竞争的环境，发展丙烯及其衍生物必须采用国际上最先进的环境友好工艺技术，达到低成本生产的大型经济规模，中国丙烯的开发利用前景很是广阔。
针对中国丙烯发展前景，中国天辰工程有限公司研制的甲醇制丙烯催化剂主要是一种硅铝磷分子筛，这种分子筛能够使甲醇转化率达到100％或者接近100％，乙烯和丙烯的选择性在78％以上，几乎没有C5以上的产物，而且硅铝磷分子筛突出的水热稳定性和适宜的孔道结构使其性能更加优越，必将成为日后得到广泛应用。
目前，在硅铝磷分子筛干燥焙烧过程耗时长，在焙烧的过程中会产生大量的废气，废气的成分主要包括为一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、部分胺类、氧气、氮气等，该废气内存在的不友好气体直接外排会造成局部的环境情况恶劣，同时对大气造成污染，对厂区周围的人群造成危害，因此针对该废气，提供一种切实可行的处理方案，成为目前该领域亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种处理硅铝磷分子筛在焙烧过程中的废气的催化剂以及制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分，基材支撑体外层为载体涂层，负载的活性组分附着在载体涂层外层，少量进入到载体涂层内部。
优选的，基材支撑体是由陶瓷、堇青石、碳化硅、二氧化硅、氧化铝、尖晶石或者莫来石中的一种或者多种组成；载体涂层是由添加氧化镧、氧化铈、氧化锡、氧化钇或者氧化钴等复合氧化物的氧化铝涂层构成；负载的活性组分是钯、钌、铂、铑、金等贵金属的氧化物的一种或者两种的混合体。
优选的，所述基材支撑体的横切面是正六边形或者正四方形。
优选的，所述基材支撑体内部由横切面为圆形、三角形或方形等通路贯穿。
本案还保护一种上述催化剂的制备方法，采用以下方法进行制备：
Step 1：将基材支撑体经过质量浓度为1-10％的稀盐酸、稀硫酸或者稀硝酸中的一种浸泡0.5-4h，然后取出用基材支撑体质量的5-10倍的脱盐水进行冲洗，然后放入烘箱中110-120℃干燥2-4h，然后放入马弗炉中400-600℃焙烧2-4h；
Step 2：将质量为基材支撑体质量的5-15％的镧盐、铈盐、锡盐、钇盐或者钴盐中的一种或者两种或者多种放入基材支撑体质量的1.2-3倍的脱盐水中，加入拟薄水铝石，配制成悬浊液，然后将Step 1中处理后的基材支撑体放入悬浊液中浸渍2-10h，然后放入烘箱中110-120℃干燥2-4h，然后放入马弗炉中400-600℃焙烧5-9h；
Step 3：将活性组分负载量为质量分数为0.4-1.2％的钯、钌、铂、铑、金等贵金属盐溶液的一种或两种浸渍Step2中处理后的基材支撑体，浸渍2-7h，然后放入烘箱中80-120℃干燥3-7h，然后放入马弗炉中400-700℃焙烧3-10h，得到处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂。
优选的，所述Step1和Step2中的脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为6.0-7.0。
优选的，所述Step2中，镧盐、铈盐、锡盐、钇盐、钴盐为其可溶性的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐或碳酸盐等。
优选的，所述Step3中，钯、钌、铂、铑、金等贵金属盐为其可溶性的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐或碳酸盐等。
优选的，所述Step2所得到的产品，其载体涂层的平均厚度在25-160μm之间。
本案还保护一种上述催化剂在处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气中的用途。
相对于现有技术，本发明所述的一种处理硅铝磷分子筛焙烧过程中的废气的催化剂，具有以下优势：
该催化剂可以将废气转化为对环境无毒无害污染的气体，做到工艺过程中的废气达标排放。此外，该催化剂机械强度高，比表面积大，便于加工填充，并且催化活性高，同时具备较高选择性。
附图说明
图1为本发明实施例所述的硅铝磷分子筛焙烧中的废气的处理的装置的简单结构示意图；
附图标记说明：
1-处理硅铝磷分子筛焙烧过程中的产生的废气的装置，2-处理硅铝磷分子筛焙烧过程中的产生的废气的催化剂。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图1来详细说明本发明创造。
实施例1
一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分，基材支撑体外层为载体涂层，负载的活性组分大多数附着在载体涂层外层，只有少量会进入到载体涂层内部。
基材支撑体是由陶瓷、堇青石、碳化硅组成；载体涂层是由添加氧化镧和氧化铈的复合氧化物的氧化铝涂层构成；负载的活性组分是钯的氧化物和钌的氧化物的混合体。
基材支撑体的横切面是正六边形，基材支撑体内部由横切面为圆形的通路贯穿。
本案还保护一种上述催化剂的制备方法，采用以下方法进行制备：
Step 1：将基材支撑体经过质量浓度为2％的稀盐酸中浸泡0.5h，然后取出用基材支撑体质量的5倍的脱盐水进行冲洗，然后放入烘箱中110℃干燥2h，然后放入马弗炉中400℃焙烧2h；
Step 2：将质量为基材支撑体质量的5％的氯化镧和硫酸铈的混合物放入基材支撑体质量的1.2倍的脱盐水中，加入拟薄水铝石，配制成悬浊液，然后将Step 1中处理后的基材支撑体放入悬浊液中浸渍2h，然后放入烘箱中110℃干燥2h，然后放入马弗炉中400℃焙烧5h，所得到的产品，其载体涂层的平均厚度在30μm。
Step 3：将活性组分负载量为质量分数为0.4％的硫酸钯和硝酸钌的混合溶液浸渍Step2中处理后的基材支撑体，浸渍2h，然后放入烘箱中80℃干燥3h，然后放入马弗炉中400℃焙烧3h，得到处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂。
Step1和Step2中的脱盐水的电导率为4μS/cm，pH为6。
实施例2
一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分，基材支撑体外层为载体涂层，负载的活性组分大多数附着在载体涂层外层，只有少量会进入到载体涂层内部。
基材支撑体是由碳化硅、二氧化硅、氧化铝组成；载体涂层是由添加氧化锡、氧化钇的复合氧化物的氧化铝涂层构成；负载的活性组分是铂的氧化物、铑的氧化物的混合体。
基材支撑体的横切面是正四方形，基材支撑体内部由横切面为三角形通路贯穿。
本案还保护一种上述催化剂的制备方法，采用以下方法进行制备：
Step 1：将基材支撑体经过质量浓度为10％的稀硫酸浸泡4h，然后取出用基材支撑体质量的10倍的脱盐水进行冲洗，然后放入烘箱中120℃干燥4h，然后放入马弗炉中600℃焙烧4h；
Step 2：将质量为基材支撑体质量的15％的碳酸锡和硫酸钇混合物放入基材支撑体质量的3倍的脱盐水中，加入拟薄水铝石，配制成悬浊液，然后将Step 1中处理后的基材支撑体放入悬浊液中浸渍10h，然后放入烘箱中120℃干燥4h，然后放入马弗炉中600℃焙烧9h，所得到的产品，其载体涂层的平均厚度在160μm之间。
Step 3：将活性组分负载量为质量分数为1.2％的硫酸铂、氯化铑混合溶液浸渍Step2中处理后的基材支撑体，浸渍7h，然后放入烘箱中120℃干燥7h，然后放入马弗炉中700℃焙烧10h，得到处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂。
Step1和Step2中的脱盐水的电导率为3μS/cm，pH为7.0。
实施例3
一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分，基材支撑体外层为载体涂层，负载的活性组分大多数附着在载体涂层外层，只有少量会进入到载体涂层内部。
基材支撑体是由尖晶石和莫来石组成；载体涂层是由添加氧化钇、氧化钴的复合氧化物的氧化铝涂层构成；负载的活性组分是钯的氧化物、金的氧化物的混合体。
基材支撑体的横切面是正六边形，基材支撑体内部由横切面为方形通路贯穿。
本案还保护一种上述催化剂的制备方法，采用以下方法进行制备：
Step 1：将基材支撑体经过质量浓度为5％的稀硝酸浸泡2h，然后取出用基材支撑体质量的8倍的脱盐水进行冲洗，然后放入烘箱中115℃干燥3h，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h；
Step 2：将质量为基材支撑体质量的10％的氯化钇和硫酸钴混合物放入基材支撑体质量的2倍的脱盐水中，加入拟薄水铝石，配制成悬浊液，然后将Step 1中处理后的基材支撑体放入悬浊液中浸渍6h，然后放入烘箱中115℃干燥3h，然后放入马弗炉中500℃焙烧7h，所得到的产品，其载体涂层的平均厚度在100μm。
Step 3：将活性组分负载量为质量分数为1％的硫酸钯和氯化金的混合溶液浸渍Step2中处理后的基材支撑体，浸渍4h，然后放入烘箱中100℃干燥6h，然后放入马弗炉中500℃焙烧6h，得到处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂。
Step1和Step2中的脱盐水的电导率为4μS/cm，pH为7.0。
实施例4
一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分，基材支撑体外层为载体涂层，负载的活性组分大多数附着在载体涂层外层，只有少量会进入到载体涂层内部。
基材支撑体是由碳化硅组成；载体涂层是由添加氧化铈和氧化钴的复合氧化物的氧化铝涂层构成；负载的活性组分是铂的氧化物。
基材支撑体的横切面是正六边形，基材支撑体内部由横切面为三角形通路贯穿。
本案还保护一种上述催化剂的制备方法，采用以下方法进行制备：
Step 1：将基材支撑体经过质量浓度为8％的稀硝酸浸泡3h，然后取出用基材支撑体质量的6倍的脱盐水进行冲洗，然后放入烘箱中120℃干燥2h，然后放入马弗炉中400℃焙烧3h；
Step 2：将质量为基材支撑体质量的8％的硝酸铈、氯化钴的混合物放入基材支撑体质量的2.5倍的脱盐水中，加入拟薄水铝石，配制成悬浊液，然后将Step 1中处理后的基材支撑体放入悬浊液中浸渍8h，然后放入烘箱中110℃干燥4h，然后放入马弗炉中500℃焙烧8h，所得到的产品，其载体涂层的平均厚度在80μm。
Step 3：将活性组分负载量为质量分数为0.8％的硝酸铂浸渍Step2中处理后的基材支撑体，浸渍6h，然后放入烘箱中110℃干燥5h，然后放入马弗炉中700℃焙烧4h，得到处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂。
Step1和Step2中的脱盐水的电导率为4μS/cm，pH为6.0。
对于上述实施例1-4，还保护一种上述催化剂在处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气中的用途。本案中处理硅铝磷分子筛焙烧过程中的产生的废气的装置1，如图1所示，将本案制备出的催化剂2填入该装置中，废气按照箭头所示方向通入到该装置中，对废气进行处理。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，其特征在于：包括基材支撑体、载体涂层以及负载的活性组分，基材支撑体外层为载体涂层，负载的活性组分附着在载体涂层外层，少量进入到载体涂层内部。
2.根据权利要求1所述的处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，其特征在于：基材支撑体是由陶瓷、堇青石、碳化硅、二氧化硅、氧化铝、尖晶石或者莫来石中的一种或者多种组成；载体涂层是由添加氧化镧、氧化铈、氧化锡、氧化钇或者氧化钴等复合氧化物的氧化铝涂层构成；负载的活性组分是钯、钌、铂、铑、金等贵金属的氧化物的一种或者两种的混合体。
3.根据权利要求2所述的处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，其特征在于：所述基材支撑体的横切面是正六边形或者正四方形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂，其特征在于：所述基材支撑体内部由横切面为圆形、三角形或方形的通路贯穿。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂的制备方法，其特征在于：采用以下方法进行制备：
Step 1：将基材支撑体经过质量浓度为1-10％的稀盐酸、稀硫酸或者稀硝酸中的一种浸泡0.5-4h，然后取出用基材支撑体质量的5-10倍的脱盐水进行冲洗，然后放入烘箱中110-120℃干燥2-4h，然后放入马弗炉中400-600℃焙烧2-4h；
Step 2：将质量为基材支撑体质量的5-15％的镧盐、铈盐、锡盐、钇盐或者钴盐中的一种或者两种或者多种放入基材支撑体质量的1.2-3倍的脱盐水中，加入拟薄水铝石，配制成悬浊液，然后将Step 1中处理后的基材支撑体放入悬浊液中浸渍2-10h，然后放入烘箱中110-120℃干燥2-4h，然后放入马弗炉中400-600℃焙烧5-9h；
Step 3：将活性组分负载量为质量分数为0.4-1.2％的钯、钌、铂、铑、金等贵金属盐溶液的一种或两种浸渍Step2中处理后的基材支撑体，浸渍2-7h，然后放入烘箱中80-120℃干燥3-7h，然后放入马弗炉中400-700℃焙烧3-10h，得到处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂。
6.根据权利要求5所述的一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂的制备方法，其特征在于：所述Step1和Step2中的脱盐水的电导率小于5μS/cm，pH为6.0-7.0。
7.根据权利要求5所述的一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂的制备方法，其特征在于：所述Step2中，镧盐、铈盐、锡盐、钇盐、钴盐为其可溶性的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐或碳酸盐。
8.根据权利要求5所述的一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂的制备方法，其特征在于：所述Step3中，钯、钌、铂、铑、金等贵金属盐为其可溶性的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐或碳酸盐。
9.根据权利要求5所述的一种处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气的催化剂的制备方法，其特征在于，所述Step2所得到的产品，其载体涂层的平均厚度在25-160μm之间。
10.一种权利要求1-4任一项所述的催化剂在处理硅铝磷分子筛焙烧中的废气中的用途。
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