[发明专利]脉动式加氢还原法制备载体车用催化剂的装置及其应用

说明书

本发明涉及脉动式加氢还原法制备载体车用催化剂的装置及其应用，装置由反馈气路控制系统组件连接的热交换型氢定量筒组件以及沸腾流化床式反应器组件组成，沸腾流化床式反应器组件的气体进口及气体出口分别经由装有真空压力表、截止阀的气路与热交换型氢定量筒组件上的外套筒氢气出口法兰及内列管反应废气进口法兰相连接。与现有技术相比，本发明可以避免作为催化剂载体的CeO₂颗粒团聚以及作为活性组分的贵金属颗粒长大及团聚，从而能够很大程度上提高CeO₂载体车用催化剂的制备效率和产品的催化活性。

技术领域

本发明涉及制备车用汽车尾气催化剂的装置及其应用，尤其是涉及一种脉动式加氢还原法制备CeO₂载体车用催化剂的装置及其应用。

背景技术

随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的日益提高，国内机动车年销量和保有量都不断提高，2016年我国的机动车保有量已达2.95亿辆，且还在以每年超过2000万辆的速度增加。汽车尾气污染问题正日益成为各大中城市日益严重的空气污染的元凶。研究表明，大城市中40％以上的NO_x，80％以上的CO和70％以上的HC_x都来自于汽车尾气，汽车尾气污染已经严重影响了生态环境和人民群众的健康。目前控制汽车尾气污染最有效的途径就是降低单车排放量，安装以催化材料为核心的汽车尾气催化净化装置是减轻汽车尾气污染的有效手段。

车用汽车尾气催化剂一般由载体和活性组分两部分组成，载体一般选用CeO₂或铈锆固溶体等储放氧材料，添加Al₂O₃、La₂O₃、BaO等助剂；活性组分主要是Pt、Pd、Rh等贵金属，其中Pt与Pd的作用基本相同，主要是作为CO和HC_x的氧化反应的催化活性组元；Rh的作用主要是提供对NO_x的催化活性，同时兼具对CO和HC_x的氧化活性。

目前CeO₂载体车用尾气催化剂制备的方法主要包括浸渍-还原法、沉淀-沉积法、滚涂-喷涂法、机械混合法等。工业领域主要应用的是浸渍-还原法，这一方法制备的CeO₂载体车用尾气催化剂存在的主要问题包括：1.湿法还原的还原效率较低，导致采用湿法还原制备的催化剂活性组分贵金属颗粒成本较高，且存在后续煅烧过程中活性组分易长大、团聚失活等问题；2.采用还原气体还原存在反应温度要求较高，能耗较大；且高温还原下CeO₂载体本身也容易烧结团聚导致表面积下降、储放氧能力下降甚至失活等问题。

综上所述，针对CeO₂载体车用尾气催化剂的制备装置及工艺进行系统的改进，以便既能够利用还原气体高效原位还原活性组分贵金属，也能够降低能耗和成本，同时还能够避免在较高的反应温度下活性组分及CeO₂载体的烧结团聚等问题，将在很大程度上提高CeO₂载体车用催化剂的制备效率和产品的催化活性，具有相当的研究和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于开发一种脉动式加氢还原法制备新型CeO₂载体车用催化剂的装置及实现方法，旨在解决目前现有的CeO₂载体车用尾气催化剂的还原法制备装置及工艺中存在的能耗与成本较高、反应温度下活性组分及CeO₂载体的烧结团聚等重要的技术瓶颈问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

脉动式加氢还原法制备载体车用催化剂的装置，由反馈气路控制系统组件连接的热交换型氢定量筒组件以及沸腾流化床式反应器组件组成，

最重要的技术点就在于，采用了沸腾流化床式反应器组件这一特殊的装置，将气体进口、氢气喷出头、电加热管、微孔陶瓷筛板、网状过滤器、旋风除尘器、气体出口等部件整体集成在耐温耐压反应器外壳中。