[发明专利]用于丙烯腈氧化尾气NOx净化的Fe分子筛催化剂和制备方法

说明书

技术领域

本发明属于丙烯腈装置尾气催化净化领域，特别是涉及一种用于丙烯腈氧化后富含氮氧化物(NOx)尾气净化的Fe-分子筛型催化剂和制备方法。此方法它针对丙烯腈吸收塔氧化处理后含NOx尾气的高效选择性催化还原应用要求，详细列举了Fe-分子筛型氨选择性催化还原(SCR)催化剂制备方法，以实现丙烯腈氧化后尾气中NOx在富氧条件下的高效催化脱除。

背景技术

丙烯腈作为重要的化工中间体被广泛应用于纤维、橡胶和塑料三大合成材料的生产。目前全球95％以上的装置采用丙烯氨氧化法技术(又称sohio法)，以丙烯和氨气为原料，生产丙烯腈，副产乙腈和氢氰酸。该法原料易得、工序简单、操作稳定、产品精制方便，经过近半个世纪的发展，技术日趋成熟。

丙烯氨催化氧化工艺从吸收塔顶排出的废气称为吸收塔尾气(AOG，Absorbed Off Gas)，是石油化工行业产生的主要污染源之一，除了主要成份氮气外，还包括非甲烷烃类、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化碳与微量的丙烯腈等污染物。因此直接将尾气排入大气会对环境造成严重污染。目前常用的尾气处理法包括热力燃烧法和催化燃烧法。热力燃烧利用辅助燃料的热量把有害气体加热到反应温度(600～800℃)，使其所含可燃物氧化分解，然而该法需要添加辅助燃料，运行费用较高。先进的催化燃烧法是在催化剂的作用下，使有害气体中的可燃物在较低温度(200～400℃)下即可达到完全氧化分解，一般不需要添加辅助燃料，可用于低浓度、组分复杂的可燃物净化，是治理有机废气污染的有效方法。该法净化效率高、反应温度低、不产生二次污染，并且还具有装置结构紧凑、操作方便、运转费用低、催化剂寿命长等优点，因而被广泛采用。

当吸收塔尾气经过催化氧化段后，尾气中可燃性气体被氧化为CO₂和NO_x，需进一步使用NO_x选择性催化还原催化剂进行净化。选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction，SCR)被视为在富氧条件下进行NO_x催化净化最为有效的方法之一，其中使用NH₃作为还原剂的氨选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)是国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术。

然而，我国以丙烯腈尾气排放控制为目标的脱硝技术刚刚起步，目前尾气净化方法仅针对丙烯腈尾气氧化过程(如专利CN101716462A，CN101138699，CN200810200595.X以及CN1903415)，并未涉及丙烯腈氧化后尾气中NOx在富氧条件下的选择性还原。另外虽然有关于Fe-分子筛型NH₃-SCR催化剂制备的专利报道(专利CN 200910024336.0以及CN200910090322.9)，但尚未将此类催化剂体系应用于工业化的丙烯腈催化氧化后尾气NO去除领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于丙烯腈氧化后尾气中NOx净化处理的Fe-分子筛SCR催化剂和制备方法，它针对丙烯腈吸收塔尾气氧化后仍大量存在的NOx净化领域，可制备出具有宽活性温度窗口以及突出热稳定性的Fe-分子筛SCR催化剂。采用浸渍法或离子交换法制备以铁为活性组分、分子筛为载体的催化剂，可以有效地去除丙烯腈催化氧化后尾气中含有的大量NO_x气体，显示出优越的热稳定性以及低温活性。本发明制备工艺过程简单，重复性好，有利于工业化生产，可实现对丙烯腈有毒有害尾气的高效处理。

本发明提供的用于丙烯腈尾气净化处理的Fe-分子筛SCR催化剂是以分子筛(ZSM-5分子筛、Y型分子筛、镁碱沸石或β分子筛)为载体，负载0.3-10.0％Fe³⁺活性组分，并引入0.5-8.0％修饰组分金属镧La或钴Co。

本发明提供的用于丙烯腈尾气净化处理的Fe-分子筛SCR催化剂的制备方法包括的步骤为：

1)将Na型分子筛原粉与15-30％的NH₄NO₃溶液混合均匀，在80℃下离子交换、过滤洗涤、干燥12-16小时。以10℃/min升温速率在550℃下焙烧4h后，得到氢型分子筛。分子筛质量与NH₄NO₃溶液的体积比为1∶10-15。