【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于氨接觸氧化法生產(chǎn)硝酸領(lǐng)域，具體涉及一種用于硝酸氧化爐內(nèi)的n2o分解的六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、硝酸是一種重要的化工生產(chǎn)原料，在工業(yè)上，其下游產(chǎn)品涵蓋了化肥、炸藥、農(nóng)藥以及染料等多個(gè)領(lǐng)域。在目前主流的氨接觸氧化法生產(chǎn)硝酸工藝過程中會(huì)產(chǎn)生n2o和nox兩種污染物。氨接觸氧化法生產(chǎn)硝酸工藝是在800～900℃高溫條件下，金屬鉑作為催化劑，nh3與o2反應(yīng)生成大量no，no進(jìn)一步被氧化生成no2，no2最終在吸收塔中與h2o反應(yīng)生成硝酸。然而，值得注意的是，在此過程中，氨氣和氧氣在鉑網(wǎng)處還可能發(fā)生副反應(yīng)，從而產(chǎn)生副產(chǎn)物溫室氣體n2o。由于n2o不能被水溶液吸收，最終會(huì)直接排放至大氣中，在自然界中停留存在70～100年，其溫室效應(yīng)是co2的310倍。
2、專利cn111108063b詳細(xì)闡述了在硝酸生產(chǎn)工藝領(lǐng)域中，根據(jù)硝酸工藝的工段，n2o的減排被分為初級(jí)到四級(jí)。由于n2o在硝酸的形成中不起作用，因此可以在前期的工藝步驟中脫除。在氨氧化期間針對(duì)避免n2o形成的措施被稱為初級(jí)減排；在氨氧化之后且在吸收工段之前從氣體中脫除n2o被稱為二級(jí)減排；在尾氣膨脹機(jī)上游對(duì)來自吸收工段的尾氣中的n2o的減排被稱為三級(jí)減排。在膨脹之后(即膨脹機(jī)的下游)進(jìn)行的n2o的減排被稱為四級(jí)減排。
3、目前，針對(duì)于硝酸生產(chǎn)尾氣中n2o減排各級(jí)方法的相關(guān)研究都有很大進(jìn)展，其中較為經(jīng)濟(jì)的一種是在硝酸氧化爐貴金屬網(wǎng)下裝入特定的催化劑，在n2o通過鉑網(wǎng)時(shí)直接對(duì)其處理，即在氨氧化之后且在吸收工段之前從氣體中脫除
4、專利cn102008954a公開了六鋁酸鹽催化劑的三種制備方法，共沉淀法、溶膠凝膠法和反相微乳液法。六鋁酸鹽結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性好、抗燒結(jié)能力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高且具有高熱阻，在高溫條件下能夠保持較大的比表面積，且已經(jīng)大量應(yīng)用在甲烷二氧化碳重整、甲烷制氫、甲烷催化燃燒等領(lǐng)域。
5、因此，如何制備高效的六鋁酸鹽晶相催化劑，在硝酸氧化爐內(nèi)850℃的高溫條件，直接凈化分解n2o且不改變no的產(chǎn)量，成為亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本專利技術(shù)提供了一種用于硝酸氧化爐內(nèi)的n2o分解的六鋁酸鹽成型催化劑及其制備方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供了一種用于硝酸氧化爐內(nèi)的n2o分解的六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)制備ph＝1的硝酸鹽溶液，在硝酸鹽溶液中加入沉淀劑得到共沉淀反應(yīng)體系，在60～80℃下進(jìn)行共沉淀反應(yīng)3～6h，水洗、干燥，然后在n2o氣氛下1100～1200℃焙燒4～6h，得到六鋁酸鹽催化劑；
5、(2)將六鋁酸鹽催化劑、氧化物和水在60～90℃下攪拌反應(yīng)4～6h，旋蒸，然后在850～950℃下焙燒4～6h，得到六鋁酸鹽/氧化物催化劑；
6、(3)將六鋁酸鹽/氧化物催化劑、粘結(jié)劑、助擠劑、膠溶劑和水充分混合制備泥胚，將泥胚進(jìn)行老化、擠壓成型、干燥，然后在850～950℃下焙燒4～6h，得到六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑；
7、所述氧化物為氧化鋁、氧化鋯和氧化硅中的一種或兩種。
8、優(yōu)選地，步驟(1)所述硝酸鹽由堿土金屬或稀土金屬的硝酸鹽、過渡金屬的硝酸鹽和硝酸鋁按摩爾比1:1:11組成。
9、進(jìn)一步優(yōu)選地，堿土金屬的硝酸鹽為硝酸鋇、硝酸鎂中的至少一種，稀土金屬的硝酸鹽為硝酸鑭，過渡金屬的硝酸鹽為硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鈷中的至少一種。
10、優(yōu)選地，步驟(1)所述沉淀劑為飽和碳酸銨溶液，共沉淀反應(yīng)體系ph為7～7.5。
11、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(1)反應(yīng)物的干燥條件為：120℃下干燥6～8h。
12、優(yōu)選地，步驟(2)所述氧化物的添加量為六鋁酸鹽催化劑重量的3.5～4.5倍。
13、優(yōu)選地，步驟(3)所述粘結(jié)劑為擬薄水鋁石，助擠劑為田菁粉，膠溶劑為濃硝酸。
14、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(3)中六鋁酸鹽/氧化物催化劑、粘結(jié)劑、助擠劑和膠溶劑的質(zhì)量比為(40～70)：(18～40)：(4～10)：(6～12)。
15、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(3)老化條件為：在常溫、陰涼、干燥的條件下進(jìn)行老化。
16、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(3)催化劑的干燥條件為：在120℃下干燥12h。
17、優(yōu)選地，步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)的焙燒升溫速率為4℃/min。
18、本專利技術(shù)還提供了一種上述制備方法制備的六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：
20、(1)本專利技術(shù)催化劑通過將六鋁酸鹽與氧化物負(fù)載，分散了六鋁酸鹽，大大增加它的比表面積，從而增強(qiáng)催化劑的活性。氧化物具有豐富的酸性位點(diǎn)，在負(fù)載時(shí)六鋁酸鹽易與酸性位點(diǎn)結(jié)合，而n2o在與催化劑接觸時(shí)更易與酸性位點(diǎn)結(jié)合，這利于n2o與活性組分(六鋁酸鹽)的結(jié)合。因此，本專利技術(shù)催化劑的催化n2o分解的性能大大提升。
21、(2)本專利技術(shù)催化劑在焙燒成型時(shí)引入n2o調(diào)控活性組分(六鋁酸鹽)的晶面，高溫后，六鋁酸鹽晶相暴露的晶面獲得了易與n2o結(jié)合的能力，這使得六鋁酸鹽獲得了高活面，提高催化劑催化分解n2o的性能。
22、(3)本專利技術(shù)化劑通過摻雜fe、co等過渡金屬元素，能夠有效消除混合反應(yīng)時(shí)的擴(kuò)散阻力，阻止催化劑中金屬原子團(tuán)聚，使得形成的六鋁酸鹽晶相上活性金屬高度分散，有利于六鋁酸鹽晶格的產(chǎn)生的同時(shí)還增強(qiáng)了六鋁酸鹽晶體的高溫穩(wěn)定性。
23、(4)本專利技術(shù)催化劑可在催化分解n2o的同時(shí)產(chǎn)生no，產(chǎn)生的no可作為后續(xù)硝酸生產(chǎn)的原料，即本專利技術(shù)所述催化劑應(yīng)用于硝酸氧化爐內(nèi)時(shí)可提高整體工藝的硝酸產(chǎn)量。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于硝酸氧化爐內(nèi)的N2O分解的六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述硝酸鹽由堿土金屬或稀土金屬的硝酸鹽、過渡金屬的硝酸鹽和硝酸鋁按照摩爾比為1:1:11組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，堿土金屬的硝酸鹽為硝酸鋇、硝酸鎂中的至少一種，稀土金屬的硝酸鹽為硝酸鑭，過渡金屬的硝酸鹽為硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鈷中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述沉淀劑為飽和碳酸銨溶液，共沉淀反應(yīng)體系的pH為7～7.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述氧化物的添加量為六鋁酸鹽催化劑重量的3.5～4.5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述粘結(jié)劑為擬薄水鋁石，助擠劑為田菁粉，膠溶劑為濃硝酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中六鋁酸鹽/氧化物催化劑、粘結(jié)劑、助擠劑和膠溶劑的質(zhì)量比為(40～70)：(18～40
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)的焙燒升溫速率均為4℃/min。
9.一種利用權(quán)利要求1～8任一所述的方法制備的用于硝酸氧化爐內(nèi)的N2O分解的六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于硝酸氧化爐內(nèi)的n2o分解的六鋁酸鹽/氧化物成型催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述硝酸鹽由堿土金屬或稀土金屬的硝酸鹽、過渡金屬的硝酸鹽和硝酸鋁按照摩爾比為1:1:11組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，堿土金屬的硝酸鹽為硝酸鋇、硝酸鎂中的至少一種，稀土金屬的硝酸鹽為硝酸鑭，過渡金屬的硝酸鹽為硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鈷中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述沉淀劑為飽和碳酸銨溶液，共沉淀反應(yīng)體系的ph為7～7.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐瑞年，王碧蓉，陳標(biāo)華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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