专利名称：一种硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及节能技术，特别提供了一种硝酸尾气燃烧升温用活性非均布催化剂及其制备技术。
目前，世界上硝酸厂数量众多，如果硝酸尾气白白放掉，对能量是个浪费，而且因含有NOx而带来环境污染。解决问题的主要途径之一是将尾气燃烧升温回收能量，同时脱除NOx，减少污染。硝酸尾气经过脱NOx，热交换，温度可达到510℃左右，生产1吨硝酸产生3000M3的尾气，如果利用400℃显热，每吨硝酸可以回收40000Kcal的热量。这些热量可用来产生蒸汽或发电，但温度只有510℃的尾气，直接进入透平三联机无法正常工作，因此，必须将尾气温度提高到650℃～750℃，因而升温成为硝酸尾气热量回收的关键技术。现有的效果较好的硝酸尾气燃烧升温催化剂多为贵金属催化剂，由于贵金属含量高，价格昂贵，而不易被生产者接受。
本发明的目的在于提供一种性能好，价格低，寿命长的硝酸尾气燃烧升温催化剂。
本发明提供了一种硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂，其特征在于该催化剂以贵金属Pd、Pt或Pd和Pt为主催化成分，以Al2O3为载体，贵金属的含量(以重量计)为0.005％～1％，且分布在球形载体的表层。
当活性组分为Pd和Pt时，Pt最好占总量的5～20％。
此外，本发明还提供了上述硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂的制备，其特征在于包括下述步骤--将α-Al2O3滚球成型，在400～800℃温度下，焙烧2～5小时，制成直径在φ3～5mm，强度为3～5kg/cm2的α-Al2O3球型担体；--将担体浸泡在浓度为5～70％的有机含氧化合物溶液中，进行预饱和吸附处理，有机含氧化合物为醇类、醛类、有机酸类、环氧化合物类，处理时间4～20小时；--将贵金属盐用HCl溶解制成浸渍液，贵金属浓度为1～20mg/ml，对担体进行浸渍处理，时同0.5～10分钟；--将浸渍后的含贵金属担体在500～1200℃，高温热处理5～20分钟，再在450～700℃之间焙烧2～5小时；--用浓度为0.1～10％的水合肼溶液还原处理，时间1～12小时；--洗净，干燥。
本发明所提供的硝酸尾气燃烧升温催化剂主要物理性能如下
本发明具有下述优点1．本发明的催化剂贵金属含量低，贵金属的加入量仅占催化剂重量的0.005～1％，与现有催化剂相比，含量低一个数量级，因而成本大幅降低。
2．本发明采用颗粒催化剂工程设计的概念，制备出的催化剂呈蛋壳型结构，活性组分的浓度沿催化剂颗粒径向分布具有不同的最佳分布函数，从而单位活性组分利用率高，因此具有高活性，高稳定性，成本低的特点。
3．本发明的催化剂在燃烧升温的同时，在富氧条件下，可分解20％NOx，具有燃烧升温，NOx分解双功能。
总之，本发明所提供的硝酸尾气燃烧升温用活性非均布催化利为硝酸尾气能量回收，减少污染，保护环境开拓了一条可行的技术途径，它给企业带来了可观的经济效益。
下面通过实施例详速本发明。
实施例11．将自制的800℃下焙烧4小时的φ3mm～4mm的Al2O3小球100克，用15％的环氧丁烷溶液预饱和吸附处理4小时；2．将0.9克PdCl2溶于20％的HCl溶液中，制成盐溶液；3．将1所述小球在2溶液中浸渍50秒，800℃，10分钟高温处理后，500℃焙烧2小时；4．将3所述小球用0.5％的水合肼溶液还原4小时，然后充分洗净，120℃下干燥6小时，即得到蛋壳型活性非均布催化剂。
实施例2
1．将自制的800℃下焙烧4小时的φ3mm～4mm的Al2O3小球100克，用10％的乙酸溶液预饱和吸附处理10小时；2．将0.9克PdCl2和0.1克的氯铂酸，溶于20％的HCl溶液中，制成盐溶液；3．将1所述小球在2溶液中浸渍100秒，800℃,10分钟高温处理后，500℃焙烧2小时；4．将3所述小球用1％的水合肼溶液还原2小时，然后充分洗净，120℃下干燥6小时，即得到蛋壳型活性非均布催化剂。
实施例31．将自制的800℃下焙烧4小时的φ3mm～4mm的Al2O3小球100克，用20％的丙醛溶液预饱和吸附处理4小时；2．将0.95克PdCl2和0.05克的氯铂酸溶于20％的HCl溶液中，制成盐溶液；3．将1所述小球在2溶液中浸渍50秒，900℃，5分钟高温处理后，500℃焙烧2小时；4．将3所述小球用0.5％的水合肼溶液还原4小时，然后充分洗净，120℃下干燥6小时，即得到蛋壳型活性非均布催化剂。
实施例41．将自制的800℃下焙烧4小时的φ3mm～4mm的Al2O3小球100克，用15％的乙醇溶液预饱和吸附处理4小时；2．将0.75克氯铂酸溶于20％的HCl溶液中，制成盐溶液；3．将1所述小球在2溶液中浸渍50秒，800℃,10分钟高温处理后，500℃焙烧2小时；4．将3所述小球用0.5％的水合肼溶液还原4小时，然后充分洗净，120℃下干燥6小时，即得到蛋壳型活性非均布催化剂。
实施例5将本发明实例1所提供的硝酸尾气燃烧升温催化剂13.5克，在40,000hr-1空速下，将H2-2.3％,O2-2.93％,N2-94.76％组成的原料气通过催化剂床层，常温下即有活性，120℃时氢转化率达98％以上，150℃时可达100％，这表明本催化剂具有良好的燃烧升温活性。
实施例6将实施例1中的催化剂，先将温度升到850℃，通原料气达5小时，尾气中检测不到H2，为了比较差别，待其降到常温后，以40,000hr-1空速，测定其低温活性，经过连续三天的考查，温度在140℃，H2转化率为99.8％。
实施例7将实施例2制备的催化剂13.5g，在40,000hr-1空速下，将H2-2.3％,O2-2.93％,N2-94.76％组成的原料气通过催化剂床层，常温下即有活性，120℃时氢转化率达99％以上，150℃时可达100％，这表明本催化剂具有良好的燃烧升温活性。
实施例8将实施例2的催化剂进行工业放大，在硝酸工艺过程中使用，在催化剂前加入一定量的氢，在混合器与氧气充分混合后，进入催化剂床层，通过控制H2的加入量，调节尾气温度，在18,000～36,000hr-1空速下，尾气温升均大于160℃，而且出口氢低于0.002％。
实施例9将实施例8的工艺过程的H2换成CH4或HC，在5100～30,000hr-1空速下，CH4或HC均能完全燃烧，没有结碳现象。
权利要求
1．一种硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂，其特征在于该催化剂以贵金属Pd、Pt或Pd和Pt为主催化成分，以Al2O3为载体，贵金属的含量(以重量计)为0.005％～1％，且分布在球形载体的表层。
2．按照权利要求1所述硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂，其特征在于贵金属Pt和Pd总量中，Pt占5～20％。
3．一种权利要求1、2硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂的制备，其特征在于包括下述步骤--将α-Al2O3滚球成型，在400～800℃温度下，焙烧2～5小时，制成直径在φ3～5mm，强度为3～5kg/cm2的α-Al2O3球型担体；--将担体浸泡在浓度为5～20％的有机含氧化合物溶液中，进行预饱和吸附处理，有机含氧化合物为醇类、醛类、有机酸类、环氧化合物类，处理时间4～20小时；--将贵金属盐用HCl溶解制成浸渍液，贵金属浓度为1～20mg/ml，对担体进行浸渍处理，时间0.5～10分钟；--将浸渍后的含贵金属担体在500～1200℃，高温热处理5～20分钟，再在450～700℃之间焙烧2～5小时；--用浓度为0.1～10％的水合肼溶液还原处理，时间1～12小时；--洗净，干燥。
全文摘要
一种硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂，该催化剂以贵金属Pd、Pt或Pd和Pt为主催化成分，以Al
文档编号B01D53/86GK1227140SQ9811378
公开日1999年9月1日 申请日期1998年2月25日 优先权日1998年2月25日
发明者吴迪镛, 付桂芝, 李秀贞, 徐卫, 张朋 申请人:中国科学院大连化学物理研究所