本發(fā)明涉及一種一氧化碳催化轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑，特別是涉及一種用于一氧化碳低溫催化轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑。
背景技術(shù)：
隨著世界各國現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，大氣污染已成為一個日益嚴重的全球性問題。NOx是公認的大氣主要污染物之一。我國是以燃煤為主的發(fā)展中國家，在今后較長的時間內(nèi)，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變，燃煤產(chǎn)生的氮氧化物是產(chǎn)生酸雨、光化學煙霧及相關(guān)環(huán)境破壞的主要因素。酸雨會對土壤生產(chǎn)力、農(nóng)作物、森林、內(nèi)陸湖泊、建筑物等造成傷害。另外，NOx能誘發(fā)許多人體疾病，對人類健康特別是對兒童生長發(fā)育具有極大危害。
美國專利US6685897公開了一種用堿金屬陽離子來交換分子篩的催化劑，該催化劑具有高的比表面和大的孔結(jié)構(gòu)，催化劑操作溫度范圍為150～450℃。
美國專利US4925825提出了一種以氨為還原劑，催化還原NOx的方法，使用的催化劑以TiO2-V2O5-Mo2O3為活性組分，使用溫度大于350℃，這是一種適合于在中溫條件下使用的氮氧化物還原催化劑。
中國專利CN01131952.6公開了一種氨選擇性還原氮氧化物的催化劑，該催化劑為氧化鋁負載的銅、錳復合氧化物催化劑，在反應溫度150～350℃的條件下，催化劑具有高的活性和穩(wěn)定性。
中國專利CN87100737A公開了一種在氨存在下將氧化氮選擇性還原為氮的催化劑，該催化劑以氧化鈷和沸石為主要活性組分，還含有少量選自釩和銅的氧化物作為助催化劑。該催化劑屬于混合氧化物型催化劑，在350℃下，可使1600ppm的NOx減少90％。
美國專利US4981659中公開了一種在氫氣還原劑存在下將NOx選擇性地還原為氮氣的催化劑。該催化劑使用了Ⅷ族貴金屬，活性組分由Pt、Pd、Ir中的一 種或幾種混合組成。催化劑的新穎之處在于采用了憎水性有機聚合物作為催化劑載體。由于有機聚合物的耐熱性能較差，因此催化劑的使用溫度超過200℃時，NOx的轉(zhuǎn)化率低于90％。
我們采用在SAPO-34分子篩載體上負載以氧化銅為活性組分，再用稀土氧化物和VIB、VIIB族金屬氧化物進行修飾改性的技術(shù)方案，得到的催化劑用于同時含有一氧化碳和含氮化合物的工業(yè)廢氣中，可使一氧化碳有效轉(zhuǎn)化含氮化合物中的氮氧化物和亞硝酸甲酯，去除含氮化合物的同時降低一氧化碳含量，催化劑具有高活性和高選擇性以及較長的使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有氨選擇性還原氮氧化物催化劑活性不高、穩(wěn)定性差、反應溫度高的問題，提供一種一氧化碳還原含氮化合物的催化劑，該催化劑用于催化轉(zhuǎn)化含氮化合物時，具有反應溫度低、反應活性高、穩(wěn)定性高的特點。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種一氧化碳低溫催化轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑，以重量百分比計包含以下組分：
a)1～10％的氧化銅；
b)0.1～5％的VIB、VIIB族金屬氧化物；
c)0～5％的稀土氧化物；
d)80～99％的SAPO-34分子篩載體。
上述技術(shù)方案中，以催化劑重量百分比計，氧化銅的含量優(yōu)選范圍為2～8％，VIB、VIIB族金屬氧化物的含量優(yōu)選范圍為0.5～3％，稀土氧化物的含量優(yōu)選范圍為0.2～3％。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，SAPO-34分子篩載體的硅鋁摩爾比SiO2/Al2O3優(yōu)選范圍為0.1～1之間，VIB、VIIB族金屬氧化物優(yōu)選方案為選自Cr、Mo、W、Mn、Re中至少一種，稀土氧化物優(yōu)選方案為選自La、Ce、Pr、Nd中至少一種。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，元素周期表第VIB族金屬氧化物和周期表第VIIB族金屬氧化物的重量比(1:3)～(3:1)。
上述技術(shù)方案中，含氮化合物包含氮氧化物和亞硝酸甲酯。
催化劑的使用方法如下：一種一氧化碳催化轉(zhuǎn)化含氮化合物的方法，在反應 溫度為200～350℃，氣體空速為500～5000h-1及壓力為0～2MPa的反應條件下，一氧化碳和含氮化合物的混合物與上述催化劑接觸脫除其中的含氮化合物。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，反應溫度范圍為250～300℃。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，反應壓力范圍為0.01～1MPa。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，氣體空速范圍為600～4000h-1。
本發(fā)明催化劑的制備方法為等體積浸漬法，即將所需的活性組分和修飾劑采用等體積浸漬的方法負載到SAPO-34分子篩載體表面，經(jīng)干燥、焙燒制得催化劑成品。
目前，催化脫除氮氧化物一般采用NH3選擇性催化還原(NH3-SCR)技術(shù)，該技術(shù)雖然得到了工業(yè)化應用，但仍存在很多缺陷：(1)NH3是一種有毒的腐蝕性氣體，存儲和運輸麻煩，對管路設(shè)備要求高，造價昂貴；(2)在該過程中，NH3需要控制加入量，容易泄露或反應不完全，從而造成二次污染；(3)工作溫度范圍窄，不易控制。因此，尋找一種可取代NH3的還原劑意義重大。我們采用CO作為還原劑，解決了以NH3為還原劑存在的各種問題，特別是對于同時存在兩種含氮化合物和一氧化碳的反應體系，省卻了外加還原劑的麻煩，并且在轉(zhuǎn)化含氮化合物的同時，也消耗了部分一氧化碳，加強了環(huán)境保護的效果。
本發(fā)明一氧化碳催化轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中催化劑穩(wěn)定性差、含氮化合物轉(zhuǎn)化率不高的缺點，通過優(yōu)化反應條件，含氮化合物轉(zhuǎn)化率可達100％，取得了較好的技術(shù)效果。
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
具體實施方式
【實施例1】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.1的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)載體吸水率及計劃負載量，配制含有3％氧化銅、8％氧化鉻和0.5％氧化鑭的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑3％Cu8％Cr0.5％La/SAPO-34。
【實施例2】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.2的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有1％氧化銅、2％氧化鉬和5％氧化鈰的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑1％Cu2％Mo5％Ce/SAPO-34。
【實施例3】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.4的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有8％氧化銅、5％氧化鉬和1％氧化鐠的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑8％Cu5％Mo1％Pr/SAPO-34。
【實施例4】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.6的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有10％氧化銅、3％氧化鎢和2％氧化釹的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑10％Cu3％W2％Nd/SAPO-34。
【實施例5】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.8的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有5％氧化銅、0.1％氧化錳和2％氧化鈰的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑5％Cu0.1％Mn2％Ce/SAPO-34。
【實施例6】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為1的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有2％氧化銅、2％氧化鉻和1％氧化鑭的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑2％Cu2％Cr1％La/SAPO-34。
【實施例7】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.3的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有6％氧化銅、4％氧化錸和2％氧化鐠的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑6％Cu4％Re2％Pr/SAPO-34。
【實施例8】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.5的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)測定的載體吸水率及計劃負載量，配制含有5％氧化銅、3％氧化錳和0.5％氧化鈰的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑5％Cu3％Mn0.5％Ce/SAPO-34。
【實施例9】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.1的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)載體吸水率及計劃負載量，配制含有3％氧化銅、8％氧化鉻和0.5％氧化鑭的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑3％Cu2％Cr6％Re0.5％La/SAPO-34。
【實施例10】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.1的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸 水率。根據(jù)載體吸水率及計劃負載量，配制含有3％氧化銅、8％氧化鉻和0.5％氧化鑭的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑3％Cu6％Cr2％Re0.5％La/SAPO-34。
【實施例11】
用實施例1～10制得的催化劑，在常規(guī)微型固定床反應裝置上進行一氧化碳低溫催化轉(zhuǎn)化含氮化合物的反應性能考察。催化劑裝量為1.05克，氣體空速為2400h-1，反應溫度200～350℃，反應結(jié)果如表1示。
表1
【比較例1】
選用Al2O3作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)載體吸水率及計劃負載量，配制含有3％氧化銅、8％氧化鉻和0.5％氧化鑭的混合溶液，采用等體積浸漬法 浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑3％Cu8％Cr0.5％La/Al2O3。
按照實施例【11】的反應條件進行催化劑性能評價，結(jié)果見表1。
【比較例2】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.1的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)載體吸水率及計劃負載量，配制含有3％氧化銅和0.5％氧化鑭的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑3％Cu0.5％La/SAPO-34。
按照實施例【11】的反應條件進行催化劑性能評價，結(jié)果見表1。
【比較例3】
選用SiO2/Al2O3摩爾比為0.1的SAPO-34分子篩作為載體，先測定載體的吸水率。根據(jù)載體吸水率及計劃負載量，配制含有3％氧化銅和8％氧化鉻的混合溶液，采用等體積浸漬法浸漬5小時后，在120℃烘箱中烘干，再于580℃馬弗爐中焙燒10小時，得到所需一氧化碳低溫轉(zhuǎn)化含氮化合物的催化劑3％Cu8％Cr/SAPO-34。
按照實施例【11】的反應條件進行催化劑性能評價，結(jié)果見表1。
【實施例12～15】
取實施例1制備得到的催化劑，反應條件和評價結(jié)果見表2。
表2