[发明专利]一种催化氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种催化氧化催化剂及其制备方法。以催化剂总重量计，包括：球形氧化铝载体88%~97%，过渡态金属氧化物2%~10%，贵金属0.01%~2%；其中过渡态金属为第VIII族、第VIB族和第IIIB族金属元素中的一种或多种；贵金属为Pt和/或Pd。制备方法如下：（1）将球形氧化铝载体进行焙烧，在有机溶剂中浸渍，然后进行冷冻处理和低温干燥处理；（2）在含有过渡态金属的浸渍液中快速浸渍，然后缓慢蒸干，干燥、焙烧；（3）在有机溶剂中浸渍处理，然后进行冷冻处理和低温干燥处理；（4）在含有贵金属的浸渍液中进行快速浸渍，然后干燥、还原和焙烧。本发明催化剂应用于VOCs催化氧化反应中，在处理空速量大的情况下，可以有效提高活性成分的利用率，降低贵金属负载量，从而降低成本。

技术领域

本发明属于废气治理领域，具体地涉及一种VOCs催化氧化催化剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物（VOCs）是炼厂工业废气中最常见的污染物之一，其含量可占我国人为VOCs排放总量的20%。由于VOC具有容易扩散、有毒性的特点，没有限制的过度排放会造成严重的环境污染问题，甚至威胁到人类健康。尤其是随着人类环境保护意识的逐步提高，对炼油企业废气排放相关要求也在逐年提高，近零排放必将成为之后的发展趋势。常用的VOCs催化剂主要分为贵金属和非贵金属型-氧化物催化剂两大类。对于贵金属类催化剂，虽然表现出了较好的催化效果，但是由于其较高的价格，造成工业使用成本的增加。对于非贵金属类催化剂，常常面临转化率低、稳定性差的问题。因此，设计及开发VOCs相关工艺过程及所对应的价格低廉、催化活性高的催化剂意义重大。

US5851948公开了一种含单过渡态金属氧化物的贵金属铂系催化氧化催化剂及其制备方法，该发明中先使用了过渡态金属氧化物浸渍载体，之后使用溶剂分散法将贵金属负载在载体外表面。此方法对于过渡态金属的有效利用率不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种催化氧化催化剂及其制备方法。本发明的催化剂，活性成分主要分布于外表面，在处理空速量大的情况下，可以有效提高活性成分的利用率，降低贵金属负载量，降低成本。

本发明的催化氧化催化剂，是一种蛋壳负载型贵金属催化剂，以催化剂总重量计，包括如下组分：球形氧化铝载体88%~98%，过渡态金属氧化物2%~10%，贵金属0.01%~2%；其中所述过渡态金属为第VIII族、第VIB族和第IIIB族金属元素中的一种或多种；贵金属为Pt和/或Pd；过渡态金属分布层的厚度为0.02~2mm，上述过渡态金属外层贵金属分布层的厚度在0.01~1mm之间。

其中，球形氧化铝载体为0.3~5mm氧化铝小球，比表面积20~500m²/g，孔体积0.2~0.8cm³/g，堆密度0.4~0.8g/cm³；第VIII族为Ni和/或Co；第VIB族为Cr和/或Mo；第IIIB族为Ce和/或La。

本发明的催化氧化催化剂的制备方法，包括如下内容：

（1）将球形氧化铝载体进行焙烧，焙烧后的球形氧化铝在有机溶剂中浸渍一段时间，然后依次进行冷冻处理和低温干燥处理；

（2）步骤（1）中得到的球形氧化铝载体在含有过渡态金属的浸渍液中快速浸渍，然后缓慢蒸干，干燥、焙烧；

（3）步骤（2）所得的球形氧化铝载体在有机溶剂中浸渍处理，然后依次进行冷冻处理和低温干燥处理；

（4）步骤（3）处理后的载体在含有贵金属的浸渍液中进行快速浸渍，然后干燥、还原和焙烧，得到催化氧化催化剂。

本发明方法中，步骤（1）所述球形氧化铝小球直径为0.3~5mm， 比表面积20~500m²/g，孔体积0.2~0.8cm³/g，堆密度0.4~0.8g/cm³；所述的焙烧条件为：在400~600℃空气气氛中焙烧4~6小时。