[发明专利]一种分子筛催化剂的整体式蜂窝状结构化成型方法

说明书

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种分子筛催化剂的整体式蜂窝状结构化成型方法。

背景技术

分子筛在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工、日用化工以及环保领域中起着越来越重要的作用。分子筛催化剂应用形式通常为粉末状和颗粒式，而颗粒式催化剂又可分为球形、条形和三叶草形等，此几类整体式催化剂因其制备简单、工业路线成熟，应用较为广泛。

随着环境污染的加剧，工业排放的废气急需深度治理，而分子筛经金属改性后作为催化剂材料，在环保领域已取得良好的应用前景，且应用越来越广范。在烟气低温脱硝领域：专利CN103464194A报道采用ZSM-5分子筛、10X分子筛或13X分子筛配合锐钛矿，制备成催化剂，在120℃，6％水汽作用下，NO的转化率最高达83％。在汽车尾气脱NOx中：专利CN104353485报道称采用Cu/ZSM-5催化剂，具有较高的低温活性，较宽的温度操作窗口和低毒性等特点，且近几年发展越来越快；在石化行业含氰废气催化燃烧脱除丙烯腈、氢氰酸有毒有害气体中：专利CN103212288B报道称采用了微孔分子筛(如ZSM-5、Y、Beta、MCM-22、MCM-49等)经金属铜改性后制备成催化剂，也取得了较高的丙烯腈、氢氰酸等污染物高效脱除活性和较高的氮气选择性；在工业己二酸尾气排放中含有大量的一氧化二氮(N₂O，通常称为笑气)：专利CN10311322A报道称采用BETA分子筛、ZSM-5分子筛或MCM-22分子筛经金属Fe或Co改性后制备成分子筛催化剂，用于催化直接分解N₂O，也取得良好的效果，达到了尾气治理的目的。

针对环保领域，尤其是工业尾气和汽车尾气等治理技术，不同于传统石化行业通常采用粉末或颗粒式就能满足其要求，此领域需满足气体流通性好、床层压降低、催化剂效率高、尾气处理量大、机械强度高等技术要求，传统的粉末式和颗粒式则不能满足，而据调研，整体式催化剂满足其工业要求。

目前蜂窝整体式分子筛催化剂的制备主要为涂覆法和原位生长法。原理是在具有一定结构和机械强度的蜂窝状载体(堇青石、陶瓷、金属波纹板等)的表面，通过机械涂覆、水热生长等方法，将催化剂粉体涂覆于其表面，如专利CN105013523A和CN104353485A所示。涂覆法制备的整体式分子筛催化剂，虽然活性组分可采用一定技术将其分布均匀，但都不能解决活性组分较少、载体与分子筛热膨胀系数不同而造成分子筛脱落、活性易流失等缺点。而原位生成法，是利用已成型的整体式蜂窝结构，通过水热合成在其表面生成新的分子筛，以制备出蜂窝整体式分子筛催化剂，专利CN10120466A公开报道了一种在堇青石载体上原位合成分子筛，用于N₂O的催化直接分解，其分子筛质量为整体式催化剂质量的5％～30％，此方法同样面临使用一段时间后，分子筛催化剂脱落的问题，同时此方法制备工艺复杂，不利于工业化生产。

而专利CN103111322A报道了一种N₂O分解用的整体式蜂窝分子筛催化剂制备方法，该方法是将活性组分、粘结剂、助挤剂等通过加压直接出现成型，制备成整体式蜂窝分子筛催化剂，但该方法仅局限于实验室，制备的尺寸较小，并没有在工业上形成完整的工艺路线，工程放大问题有待解决，应用领域较窄。

分子筛为多孔材料，温度敏感指数高，干燥过程易开裂，故其成型制备作为技术瓶颈，直接影响分子筛催化剂的工业推广应用。干燥过程中，温度和湿度控制至关重要，干燥方式的选择决定了坯体失水的速率，从而影响坯体的强度和形状，因此成型工艺必须完善，每一步骤都应相互对应。若想在工业大规模应用，必须形成完整的工艺路线和制备方法，各项指标应严格控制，才能得到合格的工业应用产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种分子筛催化剂的整体式蜂窝状结构化成型方法，以解决工业上大规模制备蜂窝整体式分子筛催化剂所面临的技术难题。

本发明的另一目的是提出所述方法制备得到的催化剂。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种分子筛催化剂的整体式蜂窝状结构化成型方法，包括以下步骤：