本發(fā)明屬于危固廢資源無害化處置，涉及一種負載型vocs治理催化劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、流化催化裂化(fcc)是目前石油加工煉制的主要方法，fcc催化劑也已成為當前石油加工領域用量最大的催化劑。預計到2025年，全球石油催化裂化能力將達到10億噸/年，而在生產過程中fcc催化劑會產出旋風細粉廢催化劑，占fcc廢催化劑總量的20％。fcc廢催化劑中含有多種過渡金屬元素，既是危險廢棄物，同時也是主要的二次金屬資源，如若處置不當，會造成環(huán)境污染與資源浪費。因此，將旋風細粉類的fcc廢催化劑制備成固定床用的催化劑是實現資源化利用的一條途徑。

2、中國發(fā)明專利申請cn116943636a公開了一種廢棄fcc負載錳氧化物柱狀低溫scr脫硝催化劑成型制備方法，通過添加有害金屬固定化助劑(500℃煅燒水滑石)、負載錳氧化物活性組分制備具有低溫scr脫硝活性的催化劑粉體；再經優(yōu)化其粘接配方體系，得到低溫scr脫硝催化劑。該方法在制備載體原料過程中會產生大量含金屬離子廢水，生產過程不完全屬于綠色工藝。

3、由旋風細粉類的fcc廢催化劑制備成固定床用催化劑的關鍵是成型。然而，由于fcc廢催化劑具有一定的耐磨性，顆粒強度較高，導致fcc廢催化劑粉末的可壓縮性很差，無法將其直接壓片成型。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是針對上述問題，提高廢催化劑粉末可壓縮性及提高粉料成型體機械強度，提供一種以廢催化劑粉末如fcc廢催化劑粉末、γ-al2o3為原料，加入粘合劑與擴孔劑實現廢催化劑粉末的成型及用于廢氣治理催化劑的制備。

2、為實現上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

3、一種負載型vocs治理催化劑，它是以廢催化劑粉末、γ-al2o3為原料，干混得到混合物料，再與粘合劑和擴孔劑混合得到基料粉體，再采用干法成型得到成型催化劑載體，配制硝酸鐵和硝酸錳的混合浸漬液，采用完全等體積浸漬法制備得到負載型vocs治理催化劑。

4、本發(fā)明的另一個目的是提供一種負載型vocs治理催化劑的制備方法，包括如下步驟：

5、步驟s1、將廢催化劑粉末和γ-al2o3投入捏合機中干混，得到混合物料，再將粘合劑、擴孔劑投入捏合機中繼續(xù)干混，得到基料粉體；

6、步驟s2、干法成型：步驟s1得到的基料粉體在旋轉壓片機中擠壓成型，煅燒，得到成型催化劑載體；

7、步驟s3、制備硝酸鐵濃度為0.15～0.94g/ml、硝酸錳濃度為0.10～0.34g/ml的混合浸漬液，采用完全等體積浸漬法，將成型催化劑載體在混合浸漬液中室溫浸漬12～24h，過濾，收集浸余液，得到的固體顆粒經干燥、焙燒，得到一浸一焙催化劑；

8、步驟s4、將一浸一焙催化劑在浸余液中室溫浸漬，待浸余液被一浸一焙催化劑全部吸收，再依次進行干燥、焙燒，得到負載型vocs治理催化劑。

9、步驟s1中，所述的廢催化劑粉末為來源于所有流化床反應過程中的廢棄的催化劑粉末，或來源于固定床反應過程中廢棄的催化劑顆粒，經過粉碎后得到的廢催化劑粉末。優(yōu)選的，所述的廢催化劑粉末為來自fcc催化劑生產過程中產出的廢棄催化劑粉末。

10、所述的廢催化劑粉末的粒徑小于60微米。

11、所述的γ-al2o3的粒徑≤20納米。

12、所述的廢催化劑粉末和γ-al2o3的質量比為9:1～1:9。

13、所述的混合物料和粘合劑的質量比為300:1～300:4。

14、所述的粘合劑為羧甲基纖維素鈉、硬脂酸、聚乙烯醇、田菁膠粉中的一種。

15、所述的混合物料和擴孔劑的質量比為300:1～300:7。

16、所述的擴孔劑為聚乙二醇20000、printex?u型炭黑、羥丙基甲基纖維素、可溶性淀粉中的一種。

17、所述的基料粉體的休止角為40.1-44.0°。

18、優(yōu)選的，所述的基料粉體的配制：將廢催化劑粉末和γ-al2o3投入捏合機中，干混30～60min，得到混合物料，再將粘合劑、擴孔劑投入捏合機中繼續(xù)干混30～60min，得到基料粉體。

19、本發(fā)明所述的成型催化劑載體的成型法為干法成型，成型過程中無需用水。

20、步驟s2中，所述的旋轉壓片機的擠壓力為3～8kn，旋轉轉速為10～25r/min。

21、所述的煅燒的溫度為450～600℃，所述的煅燒的時間為2～4h。

22、步驟s3中，所述的催化劑成型載體和混合浸漬液的用量比為10:10.8g/ml。

23、所述的干燥的溫度為110～130℃，干燥時的間為10～20h；所述的煅燒的溫度為450～600℃，所述的煅燒的時間為2～4h。

24、步驟s4中，一般的，一浸一焙催化劑在浸余液中室溫浸漬6～12h，浸漬液被一浸一焙催化劑全部吸收。

25、所述的干燥的溫度為110～130℃，干燥時的間為10～20h；所述的煅燒的溫度為450～600℃，所述的煅燒的時間為2～4h。

26、本發(fā)明的另一個目的是提供所述的催化劑在含vocs廢氣的催化氧化凈化的應用。

27、一種含vocs廢氣的催化氧化凈化的方法，包括：采用所述的催化劑催化氧化含vocs廢氣，反應條件為：含vocs廢氣中乙苯含量為500～1500ppm，反應空速為1500～12000ml·g-1·h-1，反應溫度為300～500℃。

28、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

29、1)本發(fā)明針對廢催化劑粉末的處置難題，通過添加一系列成型助劑，優(yōu)化成型工藝，實現片狀載體成型；再通過二浸二焙法在成型載體上負載廉價易得的鐵元素并以錳元素作為第二金屬，進一步制成可用于vocs廢氣治理的環(huán)保型雙金屬氧化物催化劑，實現了廢棄物的資源化利用。而且，催化劑具有較好到vocs催化氧化效果，在300～500℃可以達到99.5％以上的乙苯轉化率，乙苯出口濃度可降至25mg/m3以下，實現了廢氣治理，既有經濟效益，又有環(huán)保效益。

30、2)本發(fā)明采用干法壓片成型，過程中無需用水；同時采用完全等體積浸漬，使得過程完全沒有廢水產生，是一條綠色的廢棄物再利用途徑。

技術特征：

1.一種負載型vocs治理催化劑，其特征在于：它是以廢催化劑粉末、γ-al2o3為原料，干混得到混合物料，再與粘合劑和擴孔劑混合得到基料粉體，再采用干法成型得到催化劑成型載體，配制硝酸鐵和硝酸錳的混合浸漬液，采用完全等體積浸漬法制備得到負載型vocs治理催化劑。

2.根據權利要求1所述的負載型vocs治理催化劑，其特征在于：所述的廢催化劑粉末和γ-al2o3的質量比為9:1～1:9；所述的混合物料和粘合劑的質量比為300:1～300:4；所述的混合物料和擴孔劑的質量比為300:1～300:7。

3.根據權利要求1所述的負載型vocs治理催化劑，其特征在于：所述的粘合劑為羧甲基纖維素鈉、硬脂酸、聚乙烯醇、田菁膠粉中的一種；所述的擴孔劑為聚乙二醇20000、printexu型炭黑、羥丙基甲基纖維素、可溶性淀粉中的一種。

4.根據權利要求1所述的負載型vocs治理催化劑，其特征在于：所述的基料粉體的休止角為40.1-44.0°。

5.一種負載型vocs治理催化劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

6.根據權利要求5所述的負載型vocs治理催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s1中，將廢催化劑粉末和γ-al2o3投入捏合機中，干混30～60min，得到混合物料，再將粘合劑、擴孔劑投入捏合機中繼續(xù)干混30～60min，得到基料粉體。

7.根據權利要求5所述的負載型vocs治理催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s2中，所述的旋轉壓片機的擠壓力為3～8kn，旋轉轉速為10～25r/min；所述的煅燒的溫度為450～600℃，所述的煅燒的時間為2～4h。

8.根據權利要求5所述的負載型vocs治理催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s3中，所述的干燥的溫度為110～130℃，干燥時的間為10～20h；所述的煅燒的溫度為450～600℃，所述的煅燒的時間為2～4h；步驟s4中，所述的干燥的溫度為110～130℃，干燥時的間為10～20h；所述的煅燒的溫度為450～600℃，所述的煅燒的時間為2～4h。

9.權利要求1所述的催化劑在含vocs廢氣的催化氧化凈化的應用。

10.一種含vocs廢氣的催化氧化凈化的方法，其特征在于：包括：采用權利要求1所述的催化劑催化氧化含vocs廢氣，反應條件為：含vocs廢氣中乙苯含量為500～1500ppm，空速為1500～12000ml·g-1·h-1，反應溫度為300～500℃。

技術總結
本發(fā)明屬于危固廢資源無害化處置技術領域，公開了一種負載型VOCs治理催化劑，它是以廢催化劑粉末、γ?Al2O3為原料，干混得到混合物料，再與粘合劑和擴孔劑混合得到基料粉體，再采用干法成型得到成型催化劑載體，配制硝酸鐵和硝酸錳的混合浸漬液，采用完全等體積浸漬法制備得到負載型VOCs治理催化劑。本發(fā)明通過添加一系列成型助劑，優(yōu)化成型工藝，實現片狀載體成型；再通過二浸二焙法在成型載體上負載廉價易得的鐵元素并以錳元素作為第二金屬，制成可用于VOCs廢氣治理的環(huán)保型雙金屬氧化物催化劑，實現了廢棄物的資源化利用。催化劑具有較好到VOCs催化氧化效果，可以達到99.5％以上的乙苯轉化率，實現了廢氣治理。

技術研發(fā)人員：陳獻,喬旭,于濤,崔咪芬,徐希化,周哲,齊敏,錢燦,夏風愉,許超越
受保護的技術使用者：南京工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9