TW201906658A - 能夠降低CO和NOx排放的組合物及其製備方法和應用以及流化催化裂解方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及催化裂解領域,公開了能夠降低CO和NOx排放的組合物及其製備方法和應用以及流化催化裂解方法,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和任選的第二金屬元素、任選的第三金屬元素和任選的第四金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。本發明提供的組合物具有較高的水熱穩定性,且具有較高的降低再生煙氣CO和NOx排放活性。
Description
本發明涉及催化裂解領域,具體涉及能夠降低CO和NOx排放的組合物、能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法和由該方法製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物、上述能夠降低CO和NOx排放的組合物的應用以及流化催化裂解方法。
原油價格的不斷攀升大幅度增加了煉廠的加工成本,煉廠一方面通過購進低價的劣質油來降低成本;另一方面通過深度加工重質油來增加經濟收益。催化裂解作為煉廠重油加工的重要手段,在煉油廠有著舉足輕重的地位,其不僅是煉油廠重油平衡、生產清潔燃料的主要手段,更是煉油廠的節能增效的關注點。催化裂解是一種催化劑快速失活的快速催化反應體系,解決催化劑再生的問題一直是催化裂解發展的主線。
在流化催化裂解(FCC)過程中,原料油與再生催化劑在提升管快速接觸進行催化裂解反應,反應生成的焦炭沉積到催化劑上造成其失活,生焦失活的催化劑經汽提後進入再生器,與再生器底部進入的再生空氣或富含氧氣的空氣接觸進行燒焦再生。再生後的催化劑循環回反應器再次參與催化裂解反應。根據再生過程中煙氣過剩氧含量的高低或CO氧化的充分程度,可將催化裂解裝置分為完全再生和不完全再生操作。
完全再生過程中,焦炭及焦炭中的含氮化合物在再生空氣的作用下生成CO2
和N2
,同時還會產生CO和NOx等污染物。使用催化助劑是控制CO和NOx排放污染的重要技術措施。
用於降低再生煙氣CO排放的助劑通常稱為CO助燃劑,例如CN1022843C公開了一種貴金屬負載型一氧化碳助燃劑,其活性組份為1-1000ppm鉑或50-1000ppm鈀,載體由(1)99.5~50%的裂解催化劑或其基質的微球顆粒和(2)0.5-50%Al2
O3
、0-20%RE2
O3
和0-15%ZrO2
組成,(2)是(1)顆粒的外塗層。
用於控制煙氣NOx排放的助劑通常稱為降低NOx排放助劑或NOx還原助劑,例如CN102371150A公開了一種用於降低催化裂解再生煙氣NOx排放的非貴金屬組合物,所述組合物的堆比不超過0.65克/毫升,以所述組合物的重量為基準,含有以氧化物計:(1)50-99重量%的無機氧化物載體,(2)0.5-40重量%的選自IIA、IIB、IVB和VIB族的一種或幾種非貴金屬元素,和(3)0.5-30重量%的稀土元素。所述組合物用於流化催化裂解,能夠顯著降低再生煙氣NOx排放。
還有一類可同時降低再生煙氣CO和NOx排放的助劑,可兼顧CO助燃和降低NOx排放,隨著環保法規的日益嚴格,這類助劑的應用日益普遍。例如,CN1688508A公佈了一種降低流化催化裂解煙道氣NOx和CO排放的組合物及其應用,所述組合物包括銅和/或鈷和載體,所述載體選自水滑石類化合物、尖晶石、氧化鋁、鈦酸鋅、鋁酸鋅、鈦酸鋅/鋁酸鋅。CN102371165A公開了一種用於降低FCC再生煙氣CO和NOx排放的低堆比組合物,該組合物含有稀土元素及一種或幾種非貴金屬元素,優選將非貴金屬負載於Y型沸石上。US6165933公開了一種減少催化裂解過程NOx排放的CO助燃組合物(助劑),所述組合物包含:(i)基本上不含沸石的酸性金屬氧化物;(ii)鹼金屬、鹼土金屬或是它們的混合物;(iii)儲氧組份和(iv)鈀,所述無機氧化物載體優選氧化矽-氧化鋁,所述儲氧過渡金屬氧化物優選為氧化鈰。US7045056公開了一種用於同時降低催化裂解過程煙氣CO和NOx排放的組合物,所述組合物含有:(i)一種無機氧化物載體;(ii)鈰的氧化物;(iii)一種除鈰以外的鑭系氧化物,其中(ii)與(iii)的重量比至少為1.66:1;(iv)可選地一種IB和IIB族過渡金屬氧化物,以及(v)至少一種貴金屬元素。CN105363444A公開了一種用於降低FCC再生煙氣CO和NOx排放的組合物及其製備方法,所述組合物含有以氧化物計:(1)0.5-30重量%的稀土元素,(2)0.01-0.15重量%的貴金屬元素,和(3)餘量的基本不含鹼金屬和鹼土金屬的無機氧化物載體;其製備方法中,引入貴金屬後的組合物在乾燥和/或焙燒前經鹼性溶液處理,其公開的組合物用於流化催化裂解,能夠有效避免因再生煙氣CO濃度過高引起的“後燃”,可有效控制再生煙氣中CO和NOx的排放濃度,顯著降低煙氣NOx排放,對FCC產品分佈基本不造成不利影響。
不完全再生過程中,由於煙氣中過剩氧含量低,CO濃度高,再生器出口煙氣中NOx濃度很低,而還原態氮化物如NH3
、HCN等濃度較高。這些還原態氮化物隨著煙氣向下游流動,在用於回收能量的CO鍋爐中,若被充分氧化,則生成NOx;若未被充分氧化,則剩餘的NH3
等易造成下游洗滌塔廢水氨氮超標,或者與煙氣中的SOx
反應生成銨鹽析出造成餘鍋或其它煙氣後處理設備(如SCR)結鹽,影響裝置長週期運行。因而,不完全再生過程使用催化助劑在再生器中催化轉化NH3
等物質,可降低煙氣中NOx排放,延長裝置運行週期。
US5021144公開了一種降低不完全再生FCC裝置煙氣中NH3
排放的方法,該方法是在再生器中加入過量的CO助燃劑,加入量是可防止稀相床層尾燃的最小加入量的2-3倍。該方法雖然可以降低不完全再生FCC裝置煙氣中NH3
排放,但CO的使用量較大,存在能耗較高的缺陷,且不利於環境保護。
US4755282公開了一種降低部分再生或不完全再生FCC裝置煙氣中NH3
排放的方法。該方法通過向再生器中加入細微性在10-40μm的氨分解催化劑,使其在稀相床層中維持一定的濃度,將NH3
轉化為N2
和水。所述氨分解催化劑的活性組份可以是分散於無機氧化物載體上的貴金屬。
CN101024179A公開了一種FCC過程中使用的還原NOx的組合物,該組合物含(i)基本上不含沸石的酸性金屬氧化物、(ii)鹼金屬、鹼土金屬和它們的混合物和(iii)儲氧組份。用貴金屬浸漬製備的組合物,以轉化不完全再生催化裂解裝置煙氣中的氣相還原氮類物質,降低煙氣NOx排放。
目前,用於控制不完全再生裝置煙氣NH3
和NOx排放的助劑技術研究和應用報導相對較少,由於不完全再生裝置煙氣組成與完全再生裝置差別顯著,現有適用於完全再生裝置的催化助劑,在不完全再生裝置上的應用效果不理想。上述技術中公開的助劑組合物雖然能夠在一定程度上催化轉化煙氣中NH3
等還原態氮化物,但對煙氣中NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性仍有待提高,以減緩NH3
等沉積結鹽對設備運行的影響,因而需要開發適用於不完全再生裝置的煙氣污染物減排助劑,進一步降低煙氣NOx排放。
針對現有技術再生過程中,NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性較低的缺陷,本發明提供一種新的能夠降低CO和NOx排放的組合物、能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法和由該方法製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物、上述能夠降低CO和NOx排放的組合物在煙氣處理中的應用以及一種流化催化裂解方法。本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物對還原態氮化物的催化轉化活性高,製備方法簡單,用於流化催化裂解過程中,能夠有效地降低催化裂解再生煙氣中CO和NOx排放,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物特別適用於不完全再生煙氣處理過程。
本發明的發明人在研究過程中發現,以無機氧化物為載體,將含有Fe和Co的第VIII族非貴金屬元素(稱為“第一金屬”)作為活性組份使用,能夠有效地降低催化裂解再生煙氣中CO和NOx排放。推測其原因可以是由於:第一金屬使用含有特定含量Fe和Co,產生一定的協同作用,有利於減少氧化態含氮化合物的生成,且能夠促進還原態含氮化合物的分解。發明人還發現,配合第一金屬使用第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種(稱為“第二金屬”)和/或第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種(稱為“第三金屬”)和/或貴金屬元素中的至少一種(稱為“第四金屬”)時,Fe和Co共同作為主金屬元素,第二金屬和/或第三金屬和/或第四金屬對其進行修飾,進一步減少氧化態含氮化合物的生成,且能夠進一步促進還原態含氮化合物的分解。
通過進一步研究發現,在優選情況下,在噴霧乾燥後,將噴霧乾燥後得到的固體物質在含碳氣氛下高溫處理,能夠更加有效地降低催化裂解再生煙氣CO和NOx排放。在上述優選情況下,對能夠降低CO和NOx排放的組合物的結構進行進一步調變和穩定化處理,使得能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性明顯提高,且具有更好的水熱穩定性,滿足再生器水熱環境對能夠降低CO和NOx排放的組合物的要求。
基於此,根據本發明的第一方面,提供一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。載體上任選還負載有第二金屬(其選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種)和/或第三金屬(其選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種)和/或第四金屬(其選自貴金屬元素中的至少一種)。
根據本發明的第二方面,提供一種製備本發明上述能夠降低CO和NOx排放的組合物的方法,該方法包括:
將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。在載體上還負載有第二金屬和/或第三金屬時,將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬前驅物和/或第三金屬前驅物、和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。在載體上還負載有第四金屬時,該方法還包括:以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對在前步驟所得組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒。
根據本發明的協力廠商面,提供一種由上述製備方法製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物。
根據本發明的第四方面,提供上述能夠降低CO和NOx排放的組合物在煙氣處理中的應用。
根據本發明的第五方面,提供上述能夠降低CO和NOx排放的組合物在催化裂解再生煙氣處理中的應用。
根據本發明的第六方面,提供一種流化催化裂解方法,該方法包括:將烴油與催化劑接觸反應,然後將接觸反應後的催化劑進行再生,所述催化劑包括催化裂解催化劑和能夠降低CO和NOx排放的組合物,所述能夠降低CO和NOx排放的組合物為本發明上述能夠降低CO和NOx排放的組合物。
具體地說,本發明涉及以下方案:
1、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
2、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第二金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種。
3、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第三金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10),所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種。
4、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。
5、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素和第三金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種。
6、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。
7、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種,所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。
8、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種,所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。
9、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為60-95重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為5-40重量%,
優選地,所述無機氧化物載體的含量為75-92重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為8-25重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為84-90重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為10-16重量%。
10、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為72-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第二金屬元素的含量為5-12重量%。
11、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第三金屬元素的含量為1-20重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第三金屬元素的含量為2-15重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為76-86重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%。
12、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為59.9-94.995重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-40重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為74.92-91.99重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為8-25重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為83.93-89.95重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.05-0.07重量%。
13、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%
14、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%
15、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第三金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第三金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%
16、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。
17、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10),優選為1:(0.3-3),進一步優選為1:(0.5-2)。
18、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,
所述組合物中的Fe至少部分以碳化鐵和/或單質鐵的形式存在;
所述組合物中的Co至少部分以氧化亞鈷和/或單質鈷的形式存在;
優選地,所述組合物中的Fe至少部分以碳化鐵的形式存在;
所述組合物中的Co至少部分以單質鈷的形式存在;
更優選地,所述組合物的XRD圖譜中,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處有繞射峰。
19、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、氧化矽-氧化鋁、沸石、尖晶石、高嶺土、矽藻土、珍珠岩和鈣鈦礦中的至少一種;
優選地,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、尖晶石和鈣鈦礦中的至少一種,進一步優選為氧化鋁。
20、根據前述任意一項中所述的組合物,其中,
所述第二金屬元素選自Na、K、Mg和Ca中的至少一種,優選為K和/或Mg,最優選為Mg;
所述第三金屬元素選自Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn和稀土元素中的至少一種,優選為Zr、V、W、Mn、Ce和La中的至少一種,最優選為Mn;
所述第四金屬元素選自Pt、Ir、Pd、Ru和Rh中的至少一種,最優選為Ru。
21、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素的前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,所述第一金屬元素的前驅物包括Fe的前驅物和Co的前驅物,其中Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
22、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
23、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
24、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行第一焙燒,得到半成品組合物;
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得半成品組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
25、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
26、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和第二金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行第一焙燒,得到半成品組合物;
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得半成品組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
27、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行第一焙燒,得到半成品組合物;
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得半成品組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種;第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
28、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行第一焙燒,得到半成品組合物;
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得半成品組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種;第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
29、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物和第一金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為60-95重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為5-40重量%,
優選地,所述無機氧化物載體的含量為75-92重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為8-25重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為84-90重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為10-16重量%。
30、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和第二金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為72-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第二金屬元素的含量為5-12重量%。
31、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和第三金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第三金屬元素的含量為1-20重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第三金屬元素的含量為2-15重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為76-86重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%。
32、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為59.9-94.995重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-40重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為74.92-91.99重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為8-25重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為83.93-89.95重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.05-0.07重量%。
33、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和第三金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%
34、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%
35、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第三金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第三金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%
36、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;
優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;
進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。
37、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,步驟(1)中所述焙燒的條件包括:在含碳氣氛下進行,溫度為400-1000℃,優選為450-650℃,時間為0.1-10h,優選為1-3h;
優選地,所述含碳氣氛由含有含碳元素的氣體提供,所述含碳元素的氣體選自CO、甲烷和乙烷中的至少一種,優選為CO;
優選地,含碳氣氛中CO的體積濃度為1-20%,優選為4-10%。
38、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,其中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.3-3),優選為1:(0.4-2)。
39、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,該方法還包括:在步驟(2)所述浸漬之後,在乾燥和/或第二焙燒之前,對所述固體產物進行鹼處理;
優選地,所述鹼處理的方法包括:將所述固體產物與鹼性溶液混合打漿,或者採用鹼性溶液淋洗所述固體產物;
優選地,所述鹼性溶液為非金屬元素鹼性溶液,優選為氨水和/或鹼性銨鹽溶液;
優選地,所述鹼性溶液的濃度為0.01-10mol/L,優選為0.05-5mol/L;
優選地,所述鹼性溶液的體積用量為所述固體產物孔體積的1-10倍,優選為1.5-5倍。
40、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、氧化矽-氧化鋁、沸石、尖晶石、高嶺土、矽藻土、珍珠岩和鈣鈦礦中的至少一種;優選地,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、尖晶石和鈣鈦礦中的至少一種,進一步優選為氧化鋁;
優選地,在打漿之前,對氧化鋁的前驅物進行酸化膠溶處理,進一步優選地,所述酸化膠溶處理使用的酸為鹽酸,所述酸化膠溶處理的條件包括:酸鋁比0.12-0.22:1,時間為20-40min。
41、根據前述任意一項中所述的製備方法,其中,第二金屬元素選自Na、K、Mg和Ca中的至少一種,優選為K和/或Mg,最優選為Mg;
第三金屬元素選自Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn和稀土元素中的至少一種,優選為Zr、V、W、Mn、Ce和La中的至少一種,最優選為Mn;
第四金屬元素選自Pt、Ir、Pd、Ru和Rh中的至少一種,最優選為Ru;
所述第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物分別選自第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素的水溶性鹽。
42、由前述21-41任意一項所述的製備方法製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物。
43、前述1-20和42中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物在煙氣處理中的應用。
44、前述1-20和42中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物在催化裂解再生煙氣處理中的應用。
45、一種流化催化裂解方法,該方法包括:將烴油與催化劑接觸反應,然後將接觸反應後的催化劑進行再生,所述催化劑包括催化裂解催化劑和能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中所述能夠降低CO和NOx排放的組合物為前述1-20和42中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物。
46、如請求項45所述的流化催化裂解方法,其中,以催化劑的總量為基準,所述能夠降低CO和NOx排放的組合物的含量為0.05-5重量%,優選為0.1-3重量%。
本發明的優選方案涉及:
1、一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素,其中所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
2、前述1所述的組合物,其中所述組合物還包括負載在無機氧化物載體上的第二金屬元素,其中所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%。
3、前述1或2所述的組合物,其中所述組合物還包括負載在無機氧化物載體上的第三金屬元素,其中所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種,以組合物的總量為基準,以氧化物計,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%。
4、前述1-3中任意一項所述的組合物,其中所述組合物還包括負載在無機氧化物載體上的第四金屬元素,其中所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種,以組合物的總量為基準,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%。
5. 前述1-4中任意一項所述的組合物,其中所述組合物包括無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素,其中以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%
6、前述1-5中任意一項所述所述的組合物,其中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.3-3)。
7、前述1-6中任意一項所述的組合物,其中,
所述組合物中的Fe至少部分以碳化鐵的形式存在;並且
所述組合物中的Co至少部分以單質鈷的形式存在。
8、前述1-7中任意一項所述的組合物,其中,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、氧化矽-氧化鋁、沸石、尖晶石、高嶺土、矽藻土、珍珠岩和鈣鈦礦中的至少一種。
9、前述1-8中任意一項所述的組合物,其中,
所述第二金屬元素選自Na、K、Mg和Ca中的至少一種;
所述第三金屬元素選自Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn和稀土元素中的至少一種;
所述第四金屬元素選自Pt、Ir、Pd、Ru和Rh中的至少一種。
10、一種製備前述1所述的組合物的方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。
11、前述10所述的方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。
12、前述10或11所述的方法,其中該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。
13、前述10-12中任意一項所述的方法,其中該方法還包括:
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒。
14、前述10-13中任意一項所述的備方法,其中,步驟(1)中所述焙燒的條件包括:在含碳氣氛下進行,溫度為400-1000℃,時間為0.1-10h。
15、前述10-14中任意一項所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體為氧化鋁;
在打漿之前,對氧化鋁的前驅物進行酸化膠溶處理,其中所述酸化膠溶處理使用的酸為鹽酸,所述酸化膠溶處理的條件包括:酸鋁比0.12-0.22:1,時間為20-40min。
16、前述13所述的製備方法,其中,該方法還包括:在步驟(2)所述浸漬之後,在乾燥和/或第二焙燒之前,對所述固體產物進行鹼處理;
其中所述鹼處理的方法包括:將所述固體產物與鹼性溶液混合打漿,或者採用鹼性溶液淋洗所述固體產物。
17、前述1-9中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物在煙氣處理中的應用。
18、前述1-9中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物在催化裂解再生煙氣處理中的應用。
19、一種流化催化裂解方法,該方法包括:將烴油與催化劑接觸反應,然後將接觸反應後的催化劑進行再生,所述催化劑包括催化裂解催化劑和能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中所述能夠降低CO和NOx排放的組合物為前述1-9中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物。
20、前述19所述的流化催化裂解方法,其中,以催化劑的總量為基準,所述能夠降低CO和NOx排放的組合物的含量為0.05-5重量%。
本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物作為催化裂解助劑,可以在再生器水熱環境中保持較高的水熱穩定性,具有較高的降低再生煙氣CO和NOx排放活性。另外,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,操作簡單,生產成本較低。與使用現有降低CO和NOx排放助劑的FCC方法相比,使用本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物的FCC方法,能夠降低CO和NOx排放的組合物用量低,而且降低CO和NOx排放活性更高。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
在本文中所披露的範圍的端點和任何值都不限於該精確的範圍或值,這些範圍或值應當理解為包含接近這些範圍或值的值。對於數值範圍來說,各個範圍的端點值之間、各個範圍的端點值和單獨的點值之間,以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值範圍,這些數值範圍應被視為在本文中具體公開。
本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物由無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的Fe和Co組成,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第二金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第三金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10),所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素和第三金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種,所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。在一個改進中,本發明提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括:無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素,所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20),所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種,所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種。
本發明的所述組合物中,第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素的含量的選擇範圍較寬。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為60-95重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為5-40重量%,優選地,所述無機氧化物載體的含量為75-92重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為8-25重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為84-90重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為10-16重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%;更進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為72-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第二金屬元素的含量為5-12重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第三金屬元素的含量為1-20重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第三金屬元素的含量為2-15重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為76-86重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為59.9-94.995重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-40重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為74.92-91.99重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為8-25重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為83.93-89.95重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.05-0.07重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第三金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第三金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。在一個改進中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。
本發明所述第一金屬元素包含Fe和Co,本發明並不排除所述第一金屬元素中還含有第VIII族非貴金屬元素中除了Fe和Co之外的元素,例如Ni。根據本發明的一種最優選實施方式,該組合物由無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素和第二金屬元素,且所述第一金屬元素僅為Fe和Co。
本發明中,第一金屬元素中只要含有Fe和Co即可提高組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性,為了更進一步發揮Fe和Co的協同作用,優選地,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.3-3),進一步優選為1:(0.4-2)。
在本發明中,無特殊說明情況下,Fe以氧化物計是指Fe以Fe2
O3
計,Co以氧化物計是指Co以Co2
O3
計。
根據本發明的一種優選實施方式,所述組合物中的Fe至少部分以碳化鐵的形式存在,優選地,所述碳化鐵為Fe3
C和/或Fe7
C3
。本發明對碳化鐵的存在的量沒有特別的限定,只要出現部分碳化鐵即能有效提高能夠降低CO和NOx排放的組合物的性能。根據本發明的另一種優選實施方式,所述組合物中的Fe至少部分以單質鐵的形式存在。本發明對單質鐵的存在的量沒有特別的限定,只要出現部分單質鐵即能有效提高能夠降低CO和NOx排放的組合物的性能。
根據本發明的一種優選實施方式,所述組合物中的Co至少部分以氧化亞鈷的形式存在。本發明對氧化亞鈷的存在的量沒有特別的限定,只要出現部分氧化亞鈷即能有效提高能夠降低CO和NOx排放的組合物的性能。根據本發明的一種優選實施方式,所述組合物中的Co至少部分以單質鈷的形式存在。本發明對單質鈷的存在的量沒有特別的限定,只要出現部分單質鈷即能有效提高能夠降低CO和NOx排放的組合物的性能。
需要說明的是,現有降低CO和NOx排放的組合物中,組合物中金屬元素多以氧化態形式存在。本發明所述組合物在製備過程中,優選在含碳氣氛下進行焙燒,使得部分氧化鐵轉化為碳化鐵和/或單質鐵,部分氧化鈷轉化為氧化亞鈷和/或單質鈷。
碳化鐵和/或單質鐵以及氧化亞鈷和/或單質鈷的存在可以使組合物更好的促進還原態含氮化合物的分解,減少氮氧化物的生成,並且能夠一定程度上促使氮氧化物被還原。
根據本發明提供的組合物,優選地,所述組合物的XRD圖譜中,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處有繞射峰。
具體地,2θ為44.9°處為碳化鐵和/或單質鐵的繞射峰;2θ為42.6°和44.2°處為氧化亞鈷和/或單質鈷的繞射峰。
根據本發明的一種優選實施方式,本發明提供的組合物的XRD圖譜中,2θ為44.9°處的繞射峰強於2θ為42.6°處的繞射峰。
根據本發明提供的組合物,所述無機氧化物載體可以是本領域傳統使用的各種無機氧化物載體,例如選自氧化鋁、氧化矽-氧化鋁、沸石、尖晶石、高嶺土、矽藻土、珍珠岩和鈣鈦礦中的至少一種。本發明中,所述尖晶石可以為常用的各種尖晶石,例如可以為鎂鋁尖晶石、鋅鋁尖晶石和鈦鋁尖晶石中的至少一種。
根據本發明的一種優選實施方式,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、尖晶石和鈣鈦礦中的至少一種,進一步優選為氧化鋁。
本發明中,所述氧化鋁可以選自γ-氧化鋁、δ-氧化鋁、η-氧化鋁、ρ-氧化鋁、κ-氧化鋁和χ-氧化鋁中的至少一種,本發明對此沒有特別的限定。
所述氧化鋁可以源自鋁的各種溶膠或凝膠,或者氫氧化鋁。所述氫氧化鋁可以選自三水鋁石、湃鋁石、諾水鋁石、硬水鋁石、薄水鋁石和擬薄水鋁石中的至少一種。優選所述氧化鋁源自擬薄水鋁石。
上述無機氧化物載體可以商購得到,也可以採用現有的方法製備得到。
本發明中,所述第IA族金屬元素包括但不限於Na和/或K;所述第IIA族金屬元素包括但不限於Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一種;所述第IB-VIIB族非貴金屬元素是指元素週期表中從第IB族至第VIIB族的非貴金屬,包括第IB族非貴金屬、第IIB族金屬、第IIIB族金屬、第IVB族金屬、第VB族金屬、第VIB族金屬和第VIIB族金屬,具體的,所述第IB-VIIB族非貴金屬元素包括但不限於Cu、Zn、Cd、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Re和稀土元素中的至少一種;所述稀土元素包括但不限於La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm和Eu中的至少一種;所述貴金屬元素包括Au、Ag、Pt、Os、Ir、Ru、Rh和Pd中的至少一種。
根據本發明提供的組合物,優選所述第二金屬元素選自Na、K、Mg和Ca中的至少一種,進一步優選為K和/或Mg,最優選為Mg。
根據本發明提供的組合物,優選所述第三金屬元素選自Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn和稀土元素中的至少一種,優選為Zr、V、W、Mn、Ce和La中的至少一種,最優選為Mn。
根據本發明提供的組合物,優選所述第四金屬元素選自Pt、Ir、Pd、Ru和Rh中的至少一種,最優選為Ru。
根據本發明的一種優選的實施方式,將Fe、Co和Mg作為金屬元素配合使用,可大幅度提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性,且使得能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更加優異的水熱穩定性能。
根據本發明的一種具體實施方式,該組合物包括:氧化鋁以及負載在氧化鋁上的Fe、Co和Mg,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.4-2),以組合物的總量為基準,氧化鋁的含量為72-85重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為10-16重量%,Mg的含量為5-12重量%。
根據本發明的另一種優選的實施方式,將Fe、Co、Mg和Mn作為金屬元素配合使用,可大幅度提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性,且使得能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更加優異的水熱穩定性能。
根據本發明的另一種具體實施方式,該組合物包括:氧化鋁以及負載在氧化鋁上的Fe、Co、Mg和Mn,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.5-2),以組合物的總量為基準,氧化鋁的含量為66-85重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為6-16重量%,Mg的含量為5-12重量%,Mn的含量為3-8重量%。
根據本發明的又一種優選的實施方式,將Fe、Co、Mg和Ru作為活性組份配合使用,可大幅度提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性,且使得能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更加優異的水熱穩定性能。
根據本發明的又一種具體實施方式,該組合物包括:氧化鋁以及負載在氧化鋁上的Fe、Co、Mg和Ru,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.4-2),以組合物的總量為基準,氧化鋁的含量為72-85重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為10-16重量%,Mg的含量為4.9-12重量%,Ru的含量為0.05-0.07重量%。
根據本發明的再一種優選的實施方式,將Fe、Co、Mg、Mn和Ru作為活性組份配合使用,可大幅度提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性,且使得能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更加優異的水熱穩定性能。
根據本發明的再一種具體實施方式,該組合物包括:氧化鋁以及負載在氧化鋁上的Fe、Co、Mg、Mn和Ru,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.5-2),以組合物的總量為基準,氧化鋁的含量為66-85重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為6-16重量%,Mg的含量為5-12重量%,Mn的含量為3-8重量%,Ru的含量為0.05-0.07重量%。
本發明中,能夠降低CO和NOx排放的組合物中各組份含量均採用X射線螢光光譜分析方法(石油化工分析方法(RIPP實驗方法),楊翠定等編,科學出版社1990年出版)測得。
本發明還提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,其中該方法包括:
將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素的前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,第一金屬元素的前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
本發明還提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,該方法包括:
將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
本發明還提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,該方法包括:將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
本發明還提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行第一焙燒,得到半成品組合物;
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得半成品組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
本發明還提供了一種能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,該方法包括:
(1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行第一焙燒,得到半成品組合物;
(2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得半成品組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒;
其中,第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,且所述第一金屬元素包括Fe和Co;第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種;第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種;第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種;
其中,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.05-20)。
本發明中,所述無機氧化物載體的前驅物包括通過後續焙燒處理能夠得到無機氧化物載體的各種物質,本發明對此沒有特別的限定。
根據本發明提供的製備方法,所述無機氧化物載體、第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素的選擇如上所述,在此不再贅述。
本發明中,氧化鋁的前驅物可以選自鋁的各種溶膠或凝膠,或者氫氧化鋁。所述氫氧化鋁可以選自三水鋁石、湃鋁石、諾水鋁石、硬水鋁石、薄水鋁石和擬薄水鋁石中的至少一種。最優選所述氧化鋁的前驅物為擬薄水鋁石。
根據本發明提供的製備方法,優選地,在打漿之前,對氧化鋁的前驅物進行酸化膠溶處理,所述酸化膠溶處理可以按照本領域傳統技術手段進行,進一步優選地,所述酸化膠溶處理使用的酸為鹽酸。
本發明對所述酸化膠溶處理的條件的選擇範圍較寬,優選地,所述酸化膠溶處理的條件包括:酸鋁比為0.12-0.22:1,時間為20-40min。
在本發明中,無特殊說明情況下,所述酸鋁比是指以36重量%的濃鹽酸計的鹽酸與以乾基計的氧化鋁的前驅物的質量比。
所述酸化膠溶處理的具體實施方式可以為:將擬薄水鋁石加入水中打漿分散,然後加入鹽酸酸化30min,酸鋁比為0.18。
根據本發明,所述第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物分別選自第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素的水溶性鹽,如硝酸鹽、氯化物、氯酸鹽或硫酸鹽等,本發明對此沒有特別的限定。
根據本發明所述的製備方法,對所述第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量的選擇範圍較寬。
在一個改進中,所述無機氧化物載體的前驅物和第一金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為60-95重量%,以氧化物計,Fe和Co的總含量為5-40重量%。優選地,所述無機氧化物載體的含量為75-92重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為8-25重量%。優選地,所述無機氧化物載體的含量為84-90重量%,以氧化物計,所述Fe和Co的總含量為10-16重量%。
在一個改進中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和第二金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%;更進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為72-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為10-16重量%,所述第二金屬元素的含量為5-12重量%。
在一個改進中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和第三金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%。
在一個改進中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為30-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為60-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為2-15重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。
在一個改進中,所述無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和第四金屬元素前驅物的用量使得,製得的組合物中,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%;優選地,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%;進一步優選地,所述無機氧化物載體的含量為55-85重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為5-25重量%,所述第二金屬元素的含量為5-15重量%,所述第三金屬元素的含量為2-8重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.01-0.08重量%。
本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物的製備方法,優選地,以氧化物計的無機氧化物載體的前驅物、以第VIII族非貴金屬元素氧化物計的第一金屬元素前驅物以及以第IA和/或IIA族金屬元素氧化物計的第二金屬元素前驅物的用量質量比為50-90:3-30:1-20;進一步地,可以為60-90:5-25:5-15,更進一步地,還可以為72-85:10-16:5-12。優選地,以氧化物計的無機氧化物載體的前驅物、以第VIII族非貴金屬元素氧化物計的第一金屬元素前驅物、以第IA和/或IIA族金屬元素氧化物計的第二金屬元素前驅物以及以第IB-VIIB族非貴金屬元素氧化物計的第三金屬元素前驅物的用量質量比為10-90:0.5-50:0.5-20:0.5-20;進一步地,可以為50-90:3-30:1-20:1-10;更進一步地,可以為55-85:5-25:5-15:2-8,還可以為66-85:6-16:5-12:3-8。優選地,以氧化物計的無機氧化物載體的前驅物、以第VIII族非貴金屬元素氧化物計的第一金屬元素前驅物、以第IA和/或IIA族金屬元素氧化物計的第二金屬元素前驅物以及以貴金屬元素計的第三金屬元素前驅物的用量質量比為30-90:0.5-50:0.5-20:0.001-0.15;進一步地,可以為50-90:3-30:1-20:0.005-0.1;更進一步地,可以為60-85:5-25:2-15:0.01-0.08,還可以為72-85:10-16:4.9-12:0.05-0.07。優選地,以氧化物計的無機氧化物載體的前驅物、以第VIII族非貴金屬元素氧化物計的第一金屬元素前驅物、以第IA和/或IIA族金屬元素氧化物計的第二金屬元素前驅物、以第IB-VIIB族非貴金屬元素氧化物計的第三金屬元素前驅物以及以貴金屬元素計的第四金屬元素前驅物的用量質量比為10-90:0.5-50:0.5-20:0.5-20:0.001-0.15;進一步地,可以為50-90:3-30:1-20:1-10:0.005-0.1;更進一步地,可以為55-85:5-25:5-15:2-8:0.01-0.08,還可以為66-85:6-16:5-12:3-8:0.05-0.07
本發明中,所述第一金屬元素前驅物至少包括Fe的前驅物和Co的前驅物。
根據本發明的一種優選實施方式,第一金屬元素前驅物中,Fe的前驅物和Co的前驅物的用量使得,製得的組合物中,以氧化物計,Fe與Co的重量比優選為1:(0.3-3),進一步優選為1:(0.4-2)。
根據本發明,優選所述漿液的固含量為8-30重量%。
根據本發明,對所述將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿的方法沒有特別的限定,對無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和第三金屬元素前驅物的加入順序同樣沒有限定,只要將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和第三金屬元素前驅物以及水接觸即可,優選地,先將第一金屬元素前驅物和第三金屬元素前驅物溶於水,然後加入無機氧化物載體的前驅物(優選為經酸化的無機氧化物載體的前驅物),得到第一溶液,將第二金屬元素前驅物與水混合,得到第二溶液,最後將第一溶液、第二溶液混合,然後打漿得到漿液。
在本發明中,所述噴霧乾燥可以按照本領域傳統技術手段進行,本發明對此沒有特別的限定,優選噴霧乾燥的條件使得噴霧乾燥得到的顆粒的平均粒徑為60-75μm,粒徑分佈範圍主要在20-100μm,進一步優選地,噴霧乾燥的條件使得噴霧乾燥得到的顆粒中,粒徑為40-80μm的顆粒占50%以上。
根據本發明,所述焙燒採用本領域傳統技術手段即能有效提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性,但為了更進一步提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性和水熱穩定性,優選所述焙燒在含碳氣氛下進行。本發明的發明人在研究過程中意外的發現,將所述焙燒在含碳氣氛下進行,可以使得能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性和水熱穩定性均明顯提高,且在含碳氣氛下進行的焙燒,更有利於調變各活性金屬組份與載體之間的關係。活性的提高與活性組元由氧化物轉化為碳化物以及還原態有關,而水熱穩定性的改善可能與含碳高溫處理進一步促進了組合物中各活性組元的粘結、融合和交聯有關。從XRD對照圖譜中可以看到,處理後出現了明顯的碳化鐵峰型以及單質鈷的峰型。
具體的,如圖1所示,未經過含碳氣氛處理的組合物S-1.5的XRD圖譜中在45.5°處有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-1的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處、44.2左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.1,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。
如圖2所示,未經過含碳氣氛處理的組合物S-2.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-2.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。
如圖3所示,未經過含碳氣氛處理的組合物S-3.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-3.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。
如圖4所示,未經過含碳氣氛處理的組合物S-4.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-4.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。
如圖5所示,未經過含碳氣氛處理的組合物S-5.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-5.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。
需要說明的是,圖1-5僅列出41°-50°範圍內的XRD圖譜,主要用於說明組合物中Fe和Co的存在形式。在41°-50°範圍外,還存在其他的繞射峰,例如,2θ為31°、37°、59°和65°處歸屬尖晶石、Fe3
O4
、Co3
O4
等物質的繞射峰,本發明對此不做進一步解釋。
根據本發明的一種優選實施方式,所述焙燒的條件包括:在含碳氣氛下進行,溫度為400-1000℃,優選為450-650℃,進一步優選為500-650℃,時間為0.1-10h,優選為1-3h。
本發明對所述焙燒的壓力沒有特別的限定,可以在常壓下進行。例如可以在0.01-1Mpa下進行(絕對壓力)。
在本發明中,所述含碳氣氛由含有含碳元素的氣體提供,所述含碳元素的氣體優選選自具有還原性的含碳元素的氣體,進一步優選含有CO、甲烷和乙烷中的至少一種,最優選為CO。
根據本發明,所述含有含碳元素的氣體中還可以含有部分空氣和/或惰性氣體,所述惰性氣體可以為本領域傳統使用的各種惰性氣體,優選所述惰性氣體選自氮氣、氬氣和氦氣中的至少一種,進一步優選為氮氣。
根據本發明的一種優選實施方式,所述含碳氣氛由含有CO和氮氣的混合氣體提供,且含碳氣氛中CO的體積濃度優選為1-20%,進一步優選為4-10%。採用本發明的優選實施方式,不但可以更好的滿足處理要求,還能夠保證操作人員的安全。
本發明中,所述焙燒可以在焙燒爐中進行,所述焙燒爐可以是催化裂解催化劑和助劑生產中所使用的回轉式焙燒爐。含碳元素的氣體在焙燒爐中與焙燒爐中的固體物料逆流接觸。
根據本發明的製備方法,對步驟(2)中所述浸漬沒有特別的限定,可以按照本領域傳統技術手段進行,可以為飽和浸漬,也可以為過量浸漬,優選為過量浸漬。
根據本發明的一種具體實施方式,可以先將半成品組合物加入水中,然後向其中加入第四金屬元素前驅物的溶液,進行攪拌。
本發明可以通過對浸漬後得到的混合物進行過濾得到所述固體產物。所述過濾可以按照本領域傳統技術手段進行。
根據本發明的製備方法,優選該方法還包括:在步驟(2)所述浸漬之後,在乾燥和/或第二焙燒之前,對所述固體產物進行鹼處理。採用本發明的優選實施方式,在貴金屬元素浸漬後進行鹼處理,使得貴金屬元素(第四金屬元素)和第一金屬元素、第二金屬元素以及第三金屬元素能夠更加緊密的結合,更有利於發揮四者的協同作用,更加有利於提高能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性和水熱穩定性。
根據本發明的一種具體實施方式,所述鹼處理的方法可以包括:將所述固體產物與鹼性溶液混合打漿,或者採用鹼性溶液淋洗所述固體產物。
本發明對所述鹼性溶液的選擇範圍較寬,優選所述鹼性溶液為非金屬元素鹼性溶液,更進一步優選為氨水和/或鹼性銨鹽溶液。所述鹼性銨鹽溶液可以為碳酸銨溶液、碳酸氫銨溶液和磷酸氫二銨溶液中的至少一種。本發明最優選所述鹼性溶液為氨水。
本發明對所述鹼性溶液的濃度和用量的選擇範圍較寬,例如,所述鹼性溶液的濃度可以為0.01-10mol/L,優選為0.05-5mol/L,進一步優選為0.5-2mol/L;所述鹼性溶液的體積用量可以為所述固體產物孔體積的1-10倍,優選為1.5-5倍。
本領域技術人員可以根據具體得到的固體產物的孔體積來選擇鹼性溶液的濃度和用量,例如,根據本發明的一種具體實施方式,當本發明所得固體產物的孔體積約為0.4-0.5mL/g時,處理的固體產物的量為100g時,可以選用0.5-2mol/L的氨水溶液60-250mL。
本發明步驟(2)中可以僅對固體產物進行乾燥,也可以僅對固體產物進行第二焙燒,還可以對所述固體產物進行乾燥後進行第二焙燒,本發明對此沒有特別的限定,優選對所述固體產物進行乾燥後進行第二焙燒。本發明對所述乾燥和第二焙燒的條件沒有特別的限定,可以按照本領域傳統技術手段進行。例如,乾燥的條件可以包括:溫度為60-150℃,時間為2-10h。
本發明對所述第二焙燒的條件沒有特別的限定,所述第二焙燒可以在空氣或惰性氣氛(例如氮氣)中進行,本發明對此沒有特別的限制,所述第二焙燒的條件可以包括:溫度為300-550℃,時間為1-10h。
本發明還提供了由上述製備方法製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物。
由上述製備方法製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物中含有Fe和Co、任選的第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素中的至少一種,上述金屬元素配合使用,使得能夠降低CO和NOx排放的組合物對NH3
等還原態氮化物的催化轉化活性明顯提高,並且使得能夠降低CO和NOx排放的組合物具有較好的水熱穩定性。
本發明還提供了上述能夠降低CO和NOx排放的組合物在煙氣處理中的應用。本發明提供的組合物可以用於處理任何需要降低CO和NOx排放的煙氣。
本發明還提供了上述能夠降低CO和NOx排放的組合物在催化裂解再生煙氣處理中的應用。上述能夠降低CO和NOx排放的組合物特別適用於降低完全再生煙氣和不完全再生煙氣中CO和NOx的排放,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物更加適用於降低不完全再生煙氣中CO和NOx的排放。因此,本發明提供了上述能夠降低CO和NOx排放的組合物在催化裂解不完全再生煙氣處理中的應用。
本發明還提供了一種流化催化裂解方法,該方法包括:將烴油與催化劑接觸反應,然後將接觸反應後的催化劑進行再生,所述催化劑包括催化裂解催化劑和能夠降低CO和NOx排放的組合物,所述能夠降低CO和NOx排放的組合物為本發明上述能夠降低CO和NOx排放的組合物。
根據本發明提供的流化催化裂解方法,優選地,以催化劑的總量為基準,所述能夠降低CO和NOx排放的組合物的含量為0.05-5重量%,進一步優選為0.1-3重量%,更進一步優選為0.5-2.5重量%。
根據本發明提供的流化催化裂解方法,優選地,將烴油與催化劑接觸反應,然後將接觸反應後的催化劑進行不完全再生,進一步優選地,所述不完全再生產生的煙氣中氧氣的濃度不大於0.5體積%。
本發明對所述烴油沒有特別的限定,可以為催化裂解領域傳統處理的各種烴油,例如減壓瓦斯油、常壓渣油、減壓渣油、脫瀝青油、焦化蠟油或氫化處理油。
本發明對所述催化裂解催化劑沒有特別的限定,可以為現有催化裂解催化劑中的一種或幾種,可以商購或者按照現有方法製備。
本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物可以是一種獨立的顆粒,也可以是作為催化裂解催化劑顆粒整體的一部分。優選本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物作為一種獨立的顆粒與催化裂解催化劑顆粒配合使用。
在本發明中,無特殊說明情況下,所述ppm指的是體積濃度。
本發明所述流化催化裂解方法中,所述催化劑再生的方法與現有再生方法相比沒有特殊要求,包括部分再生、不完全再生和完全再生操作模式。所述再生方法可參見陳俊武主編,中國石化出版社2005年出版的《催化裂解工藝與工程》第1234頁-1343頁。優選再生溫度為650℃-730℃。
以下通過具體實施例詳細說明本發明的實施過程和所產生的有益效果,旨在幫助閱讀者更清楚地瞭解本發明的精神實質所在,但不能對本發明的實施範圍構成任何限定。
以下實施例中能夠降低CO和NOx排放的組合物中組份含量均採用X射線螢光光譜(XRF)法測定,具體參見石油化工分析方法(RIPP實驗方法),楊翠定等編,科學出版社1990年出版。實施例中能夠降低CO和NOx排放的組合物採用X射線繞射儀(Siemens公司D5005型)獲得XRD圖譜,進行結構測定,Cu靶,Kα輻射,固體探測器,管電壓40kV,管電流40mA。
實施例和對照例中所用原料:硝酸鈷[Co(NO3
)2
·6H2
O]為分析純,硝酸鐵[Fe(NO3
)3
·9H2
O]為分析純,高錳酸鉀[KMnO4
]為分析純,氧化鎂[MgO]為分析純,均由國藥集團化學試劑有限公司生產;氯化釕(RuCl3
)為分析純,Ru含量≥37%,有研億金新材料股份有限公司生產;擬薄水鋁石為工業級產品,氧化鋁含量64重量%,孔體積為0.31毫升/克,山東鋁業公司生產;鹽酸,濃度為36.5重量%,分析純,北京化工廠生產;氨水,濃度為25-28%,分析純,北京化工廠生產,稀釋後使用;一氧化碳,濃度為10體積%,氮氣做平衡氣,北京氦普北分氣體工業有限公司生產;催化裂解催化劑工業產品(Cat-A,催化劑代號CGP-1),Na2
O含量0.24重量%,RE2
O3
含量3.2重量%,Al2
O3
含量48.0重量%,平均粒徑67微米,中國石化催化劑有限公司生產。 實施例1.1
(1)將2.62 kg擬薄水鋁石加入到14.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入238mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵(以Fe2
O3
計,下同)100g、硝酸鈷(以Co2
O3
計,下同)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌20min,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g(平均粒徑為65μm,粒徑為40-80μm的顆粒占60%,下同)轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到組合物S-1.1。
組合物S-1.1中各組份含量測定結果列於表1.1。
對組合物S-1.1進行XRD分析,XRD圖譜如圖1所示,從圖1可看出,未經過含碳氣氛處理的組合物S-5的XRD圖譜中在45.5°處有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-1.1的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.1,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。
需要說明的是,附圖僅列出41°-50°範圍內的XRD圖譜,主要用於說明組合物中Fe和Co的存在形式。在41°-50°範圍外,還存在其他的繞射峰,例如,2θ為31°、37°、59°和65°處歸屬尖晶石、Fe3
O4
、Co3
O4
等物質的繞射峰,本發明對此不做進一步圖譜解析。 實施例1.2
(1)將2.56 kg擬薄水鋁石加入到13.9 kg去離子水中打漿分散,然後加入232mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵140g、硝酸鈷60g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌20min,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在500℃下處理3h,得到組合物S-1.2。
組合物S-1.2中各組份含量測定結果列於表1.1。組合物S-1.2的XRD分析結果與實施例1.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-1.2的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.2,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.2在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例1.3
(1)將2.34 kg擬薄水鋁石加入到12.7kg去離子水中打漿分散,然後加入212mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷200g加入4000mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在650℃下處理1h,得到組合物S-1.3。
組合物S-1.3中各組份含量測定結果列於表1.1。組合物S-1.3的XRD分析結果與實施例1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-1.3的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.3,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.3在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例1.4
(1)將2.25 kg擬薄水鋁石加入到12.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入204mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵200g、硝酸鈷120g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到組合物S-1.4。
組合物S-1.4中各組份含量測定結果列於表1.1。組合物S-1.4的XRD分析結果與實施例1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-1.4的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.4,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.4在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例1.5
按照實施例1.1的方法,不同的是,將CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體替換為空氣,得到組合物S-1.5。
組合物S-1.5中各組份含量測定結果列於表1.1。對組合物S-1.5進行XRD分析,從XRD圖譜(如圖1所示)可看出,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處無明顯繞射峰,證明組合物S-5中Fe和Co均以氧化物形式存在。 實施例1.6
按照實施例1.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為50g,硝酸鈷的用量為150g,得到組合物S-1.6。
組合物S-1.6中各組份含量測定結果列於表1.1。組合物S-6的XRD分析結果與實施例1.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-1.6的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.6,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.6在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例1.7
按照實施例1.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為150g,硝酸鈷的用量為50g,得到組合物S-1.7。
組合物S-1.7中各組份含量測定結果列於表1.1。組合物S-7的XRD分析結果與實施例1.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-7的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.7,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.7在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例1.8
按照實施例1.1的方法,不同的是,用乙烷濃度為10%的乙烷/氮氣混合氣體替換濃度為10%的CO/N2
混合氣體,得到組合物S-1.8。
組合物S-1.8中各組份含量測定結果列於表1.1。組合物S-1.8的XRD分析結果與實施例1.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-1.8的XRD圖譜中,不僅在45.5°左右有Al2
O3
以及Co2
AlO4
的繞射峰,且42.6°左右處以及45.0°左右處出現明顯繞射峰,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-1.8,在2θ為44.9°處出現FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-1.5相比,組合物S-1.8在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 對照例1.1
按照實施例1.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鐵替換硝酸鈷,得到組合物D-1.1。
組合物D-1.1中各組份含量測定結果列於表1.1。 對照例1.2
按照實施例1.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鈷替換硝酸鐵,得到組合物D-1.2。
組合物D-1.2中各組份含量測定結果列於表1.1。 對照例3
參照US6800586所述方法製備對照組合物。取34.4克烘乾的γ-氧化鋁微球載體,用10.09g硝酸鈰、2.13g硝酸鑭與18mL水配成的溶液浸漬氧化鋁微球,浸漬後經120℃烘乾、600℃焙燒1小時後,再用2.7g硝酸銅和18mL水配成的溶液浸漬,經120℃烘乾、600℃焙燒1小時得到組合物D-3。組合物D-3中,以組合物D-3總量為基準,以氧化物計,RE2
O3
的含量為12重量%,CuO的含量為2.3重量%(RE代表鑭系金屬元素)。 表1.1
注:各組份含量以氧化物計,單位為重量%。 實施例2.1
(1)將2.62 kg擬薄水鋁石加入到14.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入238mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵(以Fe2
O3
計,下同)100g、硝酸鈷(以Co2
O3
計,下同)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將100g MgO加入到360g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g(平均粒徑為65μm,粒徑為40-80μm的顆粒占60%,下同)轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到組合物S-2.1。
組合物S-2.1中各組份含量測定結果列於表2.1。
對組合物S-2.1進行XRD分析,XRD圖譜如圖2所示,從圖2可看出,
未經過含碳氣氛處理的組合物S-2.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-2.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.2
(1)將2.56 kg擬薄水鋁石加入到13.9 kg去離子水中打漿分散,然後加入232mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵140g、硝酸鈷60g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將160gMgO加入到480g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,得到組合物S-2.2。
組合物S-2.2中各組份含量測定結果列於表2.1。組合物S-2.2的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.2的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.2,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.2在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.3
(1)將2.34 kg擬薄水鋁石加入到12.7kg去離子水中打漿分散,然後加入212mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷200g加入4000mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將200gMgO加入到600g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在650℃下處理1h,得到組合物S-2.3。
組合物S-2.3中各組份含量測定結果列於表2.1。組合物S-2.3的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.3的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.3,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.3在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.4
(1)將2.25 kg擬薄水鋁石加入到12.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入204mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵200g、硝酸鈷120g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將240g MgO加入到720g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到組合物S-2.4。
組合物S-2.4中各組份含量測定結果列於表2.1。組合物S-4的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.4的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.4,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.4在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.5
按照實施例2.1的方法,不同的是,將CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體替換為空氣,得到組合物S-2.5。
組合物S-2.5中各組份含量測定結果列於表2.1。對組合物S-2.5進行XRD分析,從XRD圖譜(如圖2所示)可看出,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處無明顯繞射峰,證明組合物S-2.5中Fe和Co均以氧化物形式存在。 實施例2.6
按照實施例2.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的CaO替換MgO,得到組合物S-2.6。
組合物S-2.6中各組份含量測定結果列於表1。組合物S-2.6的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.6的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.6,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.6在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.7
按照實施例2.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為50g,硝酸鈷的用量為150g,得到組合物S-2.7。
組合物S-2.7中各組份含量測定結果列於表2.1。組合物S-2.7的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.7的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.7,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.7在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.8
按照實施例2.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為150g,硝酸鈷的用量為50g,得到組合物S-2.8。
組合物S-2.8中各組份含量測定結果列於表2.1。組合物S-2.8的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.8的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.8,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.8在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例2.9
按照實施例2.1的方法,不同的是,用乙烷濃度為10體積%的乙烷/氮氣混合氣體替換濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,得到組合物S-2.9。
組合物S-2.9中各組份含量測定結果列於表2.1。組合物S-2.9的XRD分析結果與實施例2.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-2.9的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰向左偏移,且45.0°左右處的繞射峰明顯變強,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-2.9,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-2.5相比,組合物S-2.9在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 對照例2.1
按照實施例2.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鐵替換硝酸鈷,得到組合物D-2.1。
組合物D-2.1中各組份含量測定結果列於表2.1。
對照例2.2
按照實施例2.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鈷替換硝酸鐵,得到組合物D-2.2。
組合物D-2.2中各組份含量測定結果列於表2.1。 表2.1
注:各組份含量以氧化物計,單位為重量%。 實施例3.1
將2.62 kg擬薄水鋁石加入到14.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入238mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵(以Fe2
O3
計,下同)60g、硝酸鈷(以Co2
O3
計,下同)60g、KMnO4
(以MnO計,下同)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將100gMgO加入到300g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g(平均粒徑為65μm,粒徑為40-80μm的顆粒占60%,下同)轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到組合物S-3.1。
組合物S-3.1中各組份含量測定結果列於表3.1。
對組合物S-3.1進行XRD分析,XRD圖譜如圖3所示,從圖3可看出,
未經過含碳氣氛處理的組合物S-3.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-3.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.2
(1)將2.53 kg擬薄水鋁石加入到13.7 kg去離子水中打漿分散,然後加入229mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷60g、KMnO4
(以MnO計)60g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將160gMgO加入到480g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在500℃下處理3h,得到組合物S-3.2。
組合物S-3.2中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-2的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.2的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.2,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.2在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.3
(1)將2.09 kg擬薄水鋁石加入到11.3 kg去離子水中打漿分散,然後加入190mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷200g、KMnO4
(以MnO計)160g加入4000mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將200gMgO加入到600g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在650℃下處理1h,得到組合物S-3.3。
組合物S-3.3中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.3的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.3的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.3,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.3在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.4
(1)將2.09 kg擬薄水鋁石加入到11.3 kg去離子水中打漿分散,然後加入190mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵200g、硝酸鈷120g、KMnO4
(以MnO計)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將240gMgO加入到720g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒100g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到組合物S-3.4。
組合物S-3.4中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.4的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.4的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.4,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.4在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.5
按照實施例3.1的方法,不同的是,將CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體替換為空氣,得到組合物S-3.5。
組合物S-3.5中各組份含量測定結果列於表3.1。對組合物S-3.5進行XRD分析,從XRD圖譜(如圖3所示)可看出,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處無明顯繞射峰,證明組合物S-3.5中Fe和Co均以氧化物形式存在。 實施例3.6
按照實施例3.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的CaO替換MgO,得到組合物S-3.6。
組合物S-3.6中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.6的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.6的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.6,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.6在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.7
按照實施例3.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的CeCl2
替換KMnO4
,得到組合物S-3.7。
組合物S-3.7中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.7的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.7的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.7,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.7在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.8
按照實施例3.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為30g,硝酸鈷的用量為90g,得到組合物S-8。
組合物S-3.8中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.8的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.8的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.8,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.8在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.9
按照實施例3.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為90g,硝酸鈷的用量為30g,得到組合物S-3.9。
組合物S-3.9中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.9的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.9的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.9,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.9在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例3.10
按照實施例3.1的方法,不同的是,用乙烷濃度為10體積%的乙烷/氮氣混合氣體替換濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,得到組合物S-3.10。
組合物S-3.10中各組份含量測定結果列於表3.1。組合物S-3.10的XRD分析結果與實施例3.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-3.10的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-3.10,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-3.5相比,組合物S-3.10在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 對照例3.1
按照實施例3.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鐵替換硝酸鈷,得到組合物D-3.1。
組合物D-3.1中各組份含量測定結果列於表3.1。 對照例3.2
按照實施例3.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鈷替換硝酸鐵,得到組合物D-3.2。
組合物D-3.2中各組份含量測定結果列於表3.1。 表3.1
注:各組份含量以氧化物計,單位為重量%。 實施例4.1
(1)將2.62 kg擬薄水鋁石加入到14.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入238mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵(以Fe2
O3
計,下同)100g、硝酸鈷(以Co2
O3
計,下同)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將100g MgO加入到360g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g(平均粒徑為65μm,粒徑為40-80μm的顆粒占60%,下同)轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液4.8mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-4.1。
組合物S-4.1中各組份含量測定結果列於表4.1。
對組合物S-4.1進行XRD分析,XRD圖譜如圖4所示,從圖4可看出,
未經過含碳氣氛處理的組合物S-4.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-4.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.2
(1)將2.56 kg擬薄水鋁石加入到13.9 kg去離子水中打漿分散,然後加入232mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵140g、硝酸鈷60g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將160gMgO加入到480g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在500℃下處理3h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液4.4mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液100mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-4.2。
組合物S-4.2中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.2的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.2的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.2,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.2在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.3
(1)將2.34 kg擬薄水鋁石加入到12.7kg去離子水中打漿分散,然後加入212mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷200g加入4000mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將200gMgO加入到600g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在650℃下處理1h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液4mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-4.3。
組合物S-4.3中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.3的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.3的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.3,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.3相比,組合物S-4.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.4
(1)將2.25 kg擬薄水鋁石加入到12.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入204mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵200g、硝酸鈷120g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將240g MgO加入到720g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液5.2mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-4.4。
組合物S-4.4中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.4的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.4的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.4,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.4在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.5
按照實施例4.1的方法,不同的是,將CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體替換為空氣,得到組合物S-4.5。
組合物S-4.5中各組份含量測定結果列於表4.1。對組合物S-4.5進行XRD分析,從XRD圖譜(如圖4所示)可看出,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處無明顯繞射峰,證明組合物S-4.5中Fe和Co均以氧化物形式存在。 實施例4.6
按照實施例4.1的方法,不同的是,步驟(2)中不包括用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物的步驟,直接將固體產物進行乾燥、焙燒,得到組合物S-4.6。
組合物S-4.6中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.6的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.6的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.6,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-6在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.7
按照實施例4.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的CaO替換MgO,得到組合物S-4.7。
組合物S-4.7中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.7的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.7的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.7,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.7在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.8
按照實施例4.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為50g,硝酸鈷的用量為150g,得到組合物S-4.8。
組合物S-4.8中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.8的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.8的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.8,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.8在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.9
按照實施例4.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為150g,硝酸鈷的用量為50g,得到組合物S-4.9。
組合物S-4.9中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.9的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.9的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.9,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.9在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例4.10
按照實施例4.1的方法,不同的是,用乙烷濃度為10體積%的乙烷/氮氣混合氣體替換濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,得到組合物S-4.10。
組合物S-4.10中各組份含量測定結果列於表4.1。組合物S-4.10的XRD分析結果與實施例4.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-4.10的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-4.10,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-4.5相比,組合物S-4.10在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 對照例4.1
按照實施例4.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鐵替換硝酸鈷,得到組合物D-4.1。
組合物D-4.1中各組份含量測定結果列於表4.1。 對照例4.2
按照實施例4.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鈷替換硝酸鐵,得到組合物D-4.2。
組合物D-4.2中各組份含量測定結果列於表4.1。 表4.1
注:第一金屬元素以及第二金屬元素含量以氧化物計,單位為重量%,第四金屬元素含量以元素計,單位為重量%。 實施例5.1
(1)將2.62 kg擬薄水鋁石加入到14.2 kg去離子水中打漿分散,然後加入238mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵(以Fe2
O3
計,下同)60g、硝酸鈷(以Co2
O3
計,下同)60g、KMnO4
(以MnO計,下同)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將100gMgO加入到300g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g(平均粒徑為65μm,粒徑為40-80μm的顆粒占60%,下同)轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液4.8mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-5.1。
組合物S-5.1中各組份含量測定結果列於表5.1。
對組合物S-5.1進行XRD分析,XRD圖譜如圖5所示,從圖5可看出,未經過含碳氣氛處理的組合物S-5.5的XRD圖譜中在43.0°左右處有MgO的繞射峰,在45.0°左右處有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,而經過含碳氣氛處理的組合物S-5.1的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.1,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.1在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.2
(1)將2.53 kg擬薄水鋁石加入到13.7 kg去離子水中打漿分散,然後加入229mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷60g、KMnO4
(以MnO計)60g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將160gMgO加入到480g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在500℃下處理3h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液4.4mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液100mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-5.2。
組合物S-5.2中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.2的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.2的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.2,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.2在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.3
(1)將2.09 kg擬薄水鋁石加入到11.3 kg去離子水中打漿分散,然後加入190mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵100g、硝酸鈷200g、KMnO4
(以MnO計)160g加入4000mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將200gMgO加入到600g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在650℃下處理1h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液4mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-5.3。
組合物S-5.3中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.3的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.3的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.3,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.3在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.4
(1)將2.09 kg擬薄水鋁石加入到11.3 kg去離子水中打漿分散,然後加入190mL鹽酸酸化15min,得到鋁石膠體,將以金屬氧化物計的硝酸鐵200g、硝酸鈷120g、KMnO4
(以MnO計)100g加入3500mL水中攪拌至充分溶解,將鋁石膠體加入其中,攪拌15min,得到第一溶液;將240gMgO加入到720g水中,攪拌10min後加入至第一溶液中,攪拌20min後,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,取噴霧乾燥得到的顆粒150g轉移至管式爐中,以100mL/min的流量通入CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,在600℃下處理1.5h,得到半成品組合物;
(2)稱取100g上述半成品組合物加入到700mL水中,然後加入以金屬元素計的品質含量為12.5g/L的RuCl3
溶液5.2mL,攪拌20min,進行過濾得到固體產物,用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物,經乾燥(100℃,4h)、焙燒(400℃,2h)得到組合物S-5.4。
組合物S-5.4中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.4的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.4的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.4,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.4在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.5
按照實施例5.1的方法,不同的是,將CO濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體替換為空氣,得到組合物S-5.5。
組合物S-5.5中各組份含量測定結果列於表5.1。對組合物S-5.5進行XRD分析,從XRD圖譜(如圖5所示)可看出,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處無明顯繞射峰,證明組合物S-5.5中Fe和Co均以氧化物形式存在。 實施例5.6
按照實施例5.1的方法,不同的是,步驟(2)中不包括用濃度為2mol/L的氨水溶液80mL淋洗固體產物的步驟,直接將固體產物進行乾燥、焙燒,得到組合物S-5.6。
組合物S-5.6中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.6的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.6的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.6,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.6在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.7
按照實施例5.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的CaO替換MgO,得到組合物S-5.7。
組合物S-5.7中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.7的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.7的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.7,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.7在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.8
按照實施例5.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的CeCl2
替換KMnO4
,得到組合物S-5.8。
組合物S-5.8中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.8的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.8的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.8,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.8在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.9
按照實施例5.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為30g,硝酸鈷的用量為90g,得到組合物S-5.9。
組合物S-5.9中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.9的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.9的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.9,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.9在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.10
按照實施例5.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計的硝酸鐵的用量為90g,硝酸鈷的用量為30g,得到組合物S-5.10。
組合物S-5.10中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.10的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.10的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.10,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.10在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 實施例5.11
按照實施例5.1的方法,不同的是,用乙烷濃度為10體積%的乙烷/氮氣混合氣體替換濃度為10體積%的CO/N2
混合氣體,得到組合物S-5.11。
組合物S-5.11中各組份含量測定結果列於表5.1。組合物S-5.11的XRD分析結果與實施例5.1相似。經過含碳氣氛處理的組合物S-5.11的XRD圖譜中,不僅在43.0°左右有MgO的繞射峰,在45.0°左右有Al2
O3
、Co2
AlO4
以及MgAl2
O4
的繞射峰,且43.0°左右處和45.0°左右處的繞射峰明顯變強,且向左偏移,歸結於經過含碳氣氛處理的組合物S-5.11,在2θ為44.9°處出現繞射峰,2θ為44.9°處的繞射峰為FeC(Fe3
C和Fe7
C3
)和單質鐵的繞射峰。另外,和組合物S-5.5相比,組合物S-5.11在42.6°、44.2°處出現繞射峰,2θ為42.6°、44.2°處的繞射峰為氧化亞鈷和單質鈷的繞射峰。 對照例5.1
按照實施例5.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鐵替換硝酸鈷,得到組合物D-5.1。
組合物D-5.1中各組份含量測定結果列於表5.1。 對照例5.2
按照實施例5.1的方法,不同的是,以金屬氧化物計,用相同品質的硝酸鈷替換硝酸鐵,得到組合物D-5.2。
組合物D-5.2中各組份含量測定結果列於表5.1。 表5.1
注:第一金屬元素、第二金屬元素以及第三金屬元素含量以氧化物計,單位為重量%,第四金屬元素含量以元素計,單位為重量%。 試驗例1
本試驗例用於對上述實施例和對照例提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物降低有氧條件下不完全再生煙氣中CO和NOx排放的作用。
將能夠降低CO和NOx排放的組合物與上述催化裂解催化劑(Cat-A)摻混均勻(能夠降低CO和NOx排放的組合物占能夠降低CO和NOx排放的組合物與催化裂解催化劑總量的2.2重量%)經800℃、100%水蒸汽氣氛下老化12h後進行催化裂解反應-再生評價。
所述催化裂解反應-再生評價在小型固定床模擬煙氣降NOx裝置上進行,經老化的催化劑裝填量為10g,反應溫度為650℃,原料氣體積流量為1500mL/min。原料氣含有3.7體積%的CO,0.5體積%的氧氣,800ppm的NH3
,餘量為N2
。通過線上紅外分析儀分析氣體產物,得到反應後NH3
、NOx和CO的濃度,結果列於表1.2-5.2。 表1.2
表2.2
表3.2
表4.2
表5.2
從上表的資料可以看出,採用本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物用於催化裂解過程不完全再生過程(有氧條件),較對照例提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更好的降低CO、NH3
和NOx排放性能,且評價過程中使用的是經老化後的能夠降低CO和NOx排放的組合物,老化後的能夠降低CO和NOx排放的組合物脫除CO、NH3
和NOx活性仍較高,因此,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物具有較好的水熱穩定性。 試驗例2
本試驗例用於對上述實施例和對照例提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物降低無氧條件下不完全再生煙氣中CO和NOx排放的作用。
按照試驗例1的方法,不同的是,原料氣含有3.7體積%的CO,800ppm的NH3
,餘量為N2
。得到反應後NH3
、NOx和CO的濃度,結果列於表1.3-3.3。 表1.3
表2.3
表3.3
從上表可以看出,即使在無氧條件下處理不完全再生煙氣,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物較對照例提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更好的降低CO和NH3
排放性能,且評價過程中使用的是經老化後的能夠降低CO和NOx排放的組合物,老化後的能夠降低CO和NOx排放的組合物脫除CO和NH3
活性仍較高,因此,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物具有較好的水熱穩定性。
從上表資料可以看出,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物適用於有氧和無氧條件下的不完全再生,具有較好的再生煙氣處理能力。特別地,採用本發明優選的焙燒在含碳氣氛下進行,使得能夠降低CO和NOx排放的組合物性能進一步提高;採用本發明優選的金屬元素,使得能夠降低CO和NOx排放的組合物性能進一步提高;採用本發明優選的Fe與Co質量比,使得能夠降低CO和NOx排放的組合物性能進一步提高;。 試驗例3
本試驗例用於對上述實施例和對照例提供的組合物降低完全再生煙氣中CO和NOx排放的作用以及對FCC產品分佈的影響。
將能夠降低CO和NOx排放的組合物與催化裂解催化劑(Cat-A)摻混均勻(能夠降低CO和NOx排放的組合物占能夠降低CO和NOx排放的組合物與催化裂解催化劑總量的0.8重量%),經800℃、100%水蒸汽氣氛下老化12h後進行催化裂解反應-再生評價。
所述催化裂解反應-再生評價在小型固定流化床裝置上進行,經老化的催化劑裝填量為9g,反應溫度為500℃,劑油重量比為6,原料油性質見表4。氣體產物通過線上層析分析得到裂解氣體組成;液體產物進行離線層析分析得到汽油、柴油和重油產率。
反應後經N2
汽提10min,進行原位燒焦再生,再生空氣流量為200mL/min,再生時間15min,再生初始溫度同反應溫度。收集再生過程中的煙氣,再生結束後根據CO2
紅外分析儀積分計算焦炭產率,所有產物收率歸一後得出FCC產品分佈,見表4.5-5.5,其中,轉化率指乾氣、液化氣、汽油和焦炭的產率之和。採用Testo350Pro煙氣分析儀測定煙氣中NOx和CO的濃度,結果見表4.6-5.6。 表4
表4.5
表5.5
從上表可以看出,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物配合催化裂解催化劑使用,使得FCC產品中焦炭和乾氣產率較低。 表4.6
表5.6
從上表資料可以看出,採用本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物用於催化裂解過程,較對照例提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物具有更好的降低CO和NOx排放性能,且評價過程中使用的是經老化後的能夠降低CO和NOx排放的組合物,老化後的能夠降低CO和NOx排放的組合物仍然能夠有效降低CO和NOx的排放,因此,本發明提供的能夠降低CO和NOx排放的組合物具有較好的水熱穩定性。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式,但是,本發明並不限於上述實施方式中的具體細節,在本發明的技術構思範圍內,可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是,在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複,本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外,本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本發明的思想,其同樣應當視為本發明所公開的內容。
無
附圖是用來提供對本發明的進一步理解,並且構成說明書的一部分,與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明,但並不構成對本發明的限制。在附圖中: 圖1為實施例1.1和實施例1.5製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物的XRD圖譜; 圖2為實施例2.1和實施例2.5製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物的XRD圖譜; 圖3為實施例3.1和實施例3.5製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物的XRD圖譜; 圖4為實施例4.1和實施例4.5製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物的XRD圖譜; 圖5為實施例5.1和實施例5.5製得的能夠降低CO和NOx排放的組合物的XRD圖譜。
Claims (20)
- 一種能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中該組合物包括無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素,其中所述第一金屬元素選自第VIII族非貴金屬元素,所述第一金屬元素包括Fe和Co,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.1-10)。
- 如請求項1所述的組合物,其中所述組合物還包括負載在無機氧化物載體上的第二金屬元素,其中所述第二金屬元素選自第IA和/或IIA族金屬元素中的至少一種,以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為10-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為0.5-50重量%,所述第二金屬元素的含量為0.5-20重量%。
- 如請求項1或2所述的組合物,其中所述組合物還包括負載在無機氧化物載體上的第三金屬元素,其中所述第三金屬元素選自第IB-VIIB族非貴金屬元素中的至少一種,以組合物的總量為基準,以氧化物計,所述第三金屬元素的含量為0.5-20重量%。
- 如請求項1-3中任意一項所述的組合物,其中所述組合物還包括負載在無機氧化物載體上的第四金屬元素,其中所述第四金屬元素選自貴金屬元素中的至少一種,以組合物的總量為基準,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.001-0.15重量%。
- 如請求項1-4中任意一項所述的組合物,其中所述組合物包括無機氧化物載體以及負載在無機氧化物載體上的第一金屬元素、第二金屬元素、第三金屬元素和第四金屬元素,其中以組合物的總量為基準,所述無機氧化物載體的含量為50-90重量%,以氧化物計,所述第一金屬元素的含量為3-30重量%,所述第二金屬元素的含量為1-20重量%,所述第三金屬元素的含量為1-10重量%,以元素計,所述第四金屬元素的含量為0.005-0.1重量%
- 如請求項1-5中任意一項所述所述的組合物,其中,以氧化物計,Fe與Co的重量比為1:(0.3-3)。
- 如請求項1-6中任意一項所述的組合物,其中, 所述組合物的XRD圖譜中,在2θ為42.6°、44.2°和44.9°處有繞射峰。
- 如請求項1-7中任意一項所述的組合物,其中,所述無機氧化物載體選自氧化鋁、氧化矽-氧化鋁、沸石、尖晶石、高嶺土、矽藻土、珍珠岩和鈣鈦礦中的至少一種。
- 如請求項1-8中任意一項所述的組合物,其中, 所述第二金屬元素選自Na、K、Mg和Ca中的至少一種; 所述第三金屬元素選自Cu、Zn、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn和稀土元素中的至少一種; 所述第四金屬元素選自Pt、Ir、Pd、Ru和Rh中的至少一種。
- 一種製備如請求項1所述的組合物的方法,其中該方法包括: (1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。
- 如請求項10所述的方法,其中該方法包括: (1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。
- 如請求項10或11所述的方法,其中該方法包括: (1)將無機氧化物載體的前驅物、第一金屬元素前驅物、第二金屬元素前驅物、第三金屬元素前驅物和水混合打漿,得到漿液,將所述漿液進行噴霧乾燥,然後進行焙燒,得到組合物。
- 如請求項10-12中任意一項所述的方法,其中該方法還包括: (2)以含有第四金屬元素前驅物的溶液作為浸漬液,對步驟(1)所得組合物進行浸漬,得到固體產物,然後對所述固體產物進行乾燥和/或第二焙燒。
- 如請求項10-13中任意一項所述的備方法,其中,步驟(1中)所述焙燒的條件包括:在含碳氣氛下進行,溫度為400-1000℃,時間為0.1-10h。
- 如請求項10-14中任意一項所述的製備方法,其中,所述無機氧化物載體為氧化鋁; 在打漿之前,對氧化鋁的前驅物進行酸化膠溶處理,其中所述酸化膠溶處理使用的酸為鹽酸,所述酸化膠溶處理的條件包括:酸鋁比0.12-0.22:1,時間為20-40min。
- 如請求項13所述的製備方法,其中,該方法還包括:在步驟(2)所述浸漬之後,在乾燥和/或第二焙燒之前,對所述固體產物進行鹼處理; 其中所述鹼處理的方法包括:將所述固體產物與鹼性溶液混合打漿,或者採用鹼性溶液淋洗所述固體產物。
- 如請求項1-9中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物在煙氣處理中的應用。
- 如請求項1-9中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物在催化裂解再生煙氣處理中的應用。
- 一種流化催化裂解方法,該方法包括:將烴油與催化劑接觸反應,然後將接觸反應後的催化劑進行再生,所述催化劑包括催化裂解催化劑和能夠降低CO和NOx排放的組合物,其中所述能夠降低CO和NOx排放的組合物為如請求項1-9中任意一項所述的能夠降低CO和NOx排放的組合物。
- 如請求項19所述的流化催化裂解方法,其中,以催化劑的總量為基準,所述能夠降低CO和NOx排放的組合物的含量為0.05-5重量%。
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