[0001] 本发明涉及一种一氧化碳催化剂及其生产方法、用途和气体的处理方法。

[0002] 锅炉、加热炉、烧结炉和焦炉在使用过程中会产生一氧化碳，烧结烟气中的一氧化碳浓度较高，可以达到5000～10000ppm左右。一氧化碳多为燃料燃烧不充分所致。将一氧化碳催化氧化为二氧化碳成为了一种可行性较高且较为经济的处理方式。

[0003] CN114643065A公开了一种用于催化氧化CO的贵金属催化剂及其制备方法。该贵金属催化剂以TiO2为载体，载体上负载有贵金属和助剂。贵金属选自Pt、Ag、Pd、Rh、Ir、Ru、Os或Au中的一种或两种以上。助剂选自Co、Cr、Zr、Sn、Mo、W、Fe、Ce、Ni、Nb中的一种或两种以上。该催化剂的使用温度，空速较低。

[0004] CN101543776A公开了一种一氧化碳原料气脱氢催化剂，该催化剂以氧化铝为载体，钯和/或铂为活性组分，2～4种MOx为助剂，M为钠、钾、镁、钛、锆、钒、锰、铁、镍、钴、铜、钼、钨或铈，催化剂的组成以载体质量计为：钯0.01～2％和/或铂0.01～1％，2～4种MOx的总量为1～20％。CN117443433A公开了一种S‑1分子筛封装金属低碳烷烃脱氢催化剂，采用S‑1分子筛作为载体，被封装金属包括贵金属、助活性金属和碱金属，其中，贵金属为Pt或Pd，助活性金属选自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、W、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、La、Ce中的一种，碱金属选自钠或钾。上述催化剂不适用于一氧化碳催化氧化。

[0022] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

[0023] <一氧化碳催化剂的生产方法>

[0024] 本发明的一氧化碳催化剂的生产方法包括如下步骤：(1)制备非贵活性组分的步骤；(2)制备涂覆浆液的步骤；和(3)制备催化剂的步骤。下面对各步骤进行详细说明。

[0025] 制备非贵活性组分的步骤

[0026] 将含有偏钨酸铵、草酸钒和钛白粉的混合物煅烧，研磨后得到非贵活性组分。具体地，将偏钨酸铵、草酸钒、钛白粉和水混合，搅拌至水蒸发，然后干燥，得到混合物；将混合物煅烧，研磨后得到非贵活性组分。

[0027] 偏钨酸铵的用量为270～390重量份；优选为300～350重量份；更优选为320～325重量份。

[0028] 草酸钒的用量为35～120重量份；优选为40～100重量份；更优选为60～65重量份。

[0029] 钛白粉的用量为600～750重量份；优选为620～660重量份；更优选为630～640重量份。

[0030] 偏钨酸铵、草酸钒和钛白粉的用量对于催化剂的性能具有重要的影响，将上述组分和用量控制在本发明的范围内能够有效地提高催化剂的耐水耐硫性能，以及在中温和高
空速条件下对一氧化碳的脱除效率。

[0031] 水的用量能够将上述物质溶解分散均匀即可。

[0032] 可以在60～110℃的条件下逐步升温搅拌至水蒸发。

[0033] 干燥温度可以为100～150℃；优选为110～130℃；更优选为110～130℃。

[0034] 煅烧温度为350～550℃；优选为400～500℃；更优选为450～500℃。

[0035] 煅烧时间为1～5h；优选为2～4h；更优选为3～4h。

[0036] 本发明组成的原料在这样的条件下能够形成均匀，稳定的固溶体，这样方法制备得到的非贵活性组分能够提高催化剂的耐水耐硫性能，提高催化剂在中温及高空速条件下
对一氧化碳的脱除效率。

[0037] 制备涂覆浆液的步骤

[0038] 本发明将含有二氧化钛、铂前驱体、非贵活性组分、助剂和水的原料球磨，得到涂覆浆液。在某些实施方式中，原料中还含有钯前驱体。优选地，原料由二氧化钛、铂前驱体、非贵活性组分、助剂和水组成。

[0039] 二氧化钛的用量为360～410重量份；优选为370～400重量份；更优选为380～390重量份。这样能够提高催化剂的耐水、耐硫性能，提高催化剂在中温和高空速的条件下对一氧化碳的脱除能力。

[0040] 铂前驱体的用量为1～10重量份；优选为3～8重量份；更优选为4～5重量份。铂与其他成分相配合能够更好地提高催化剂在中温和高空速的条件下对CO的催化氧化性能，这
样的用量既能够降低成本，又能够保证催化剂的性能。

[0041] 铂前驱体可以选自氯铂酸、氯化铂、硝酸铂中的一种或多种。根据本发明的一个实施方式，铂前驱体为氯铂酸。

[0042] 钯前驱体的用量可以为0.5～5重量份；优选为1～4重量份；更优选为3～3.5重量份。钯前驱体可以为氯化钯。

[0043] 非贵活性组分的用量为150～500重量份；优选为200～480重量份；更优选为420～450重量份。这样能够提高催化剂的耐水、耐硫性能，提高催化剂在中温和高空速的条件下对一氧化碳的脱除能力。

[0044] 助剂选自硅溶胶、铝溶胶、聚乙二醇中的一种或多种。硅溶胶可以为酸性硅溶胶，也可以为碱性硅溶胶。聚乙二醇的分子量可以为3000～8000；优选为5000～6000。优选地，助剂为铝溶胶。

[0045] 以338g二氧化钛为基准，液态助剂的用量可以为1000～2000mL；优选为1200～1800mL；更优选为1500～1600mL。

[0046] 以338g二氧化钛为基准，固态助剂的用量可以为150～250g；优选为180～220g；更优选为190～200g。

[0047] 这样能够形成分散均匀的涂覆浆液，使载体的上载量控制在适当的范围内，使催化剂具有较高的耐水耐硫性能和催化活性。

[0048] 以338g二氧化钛为基准，水的用量可以为2000～5000mL；优选为2200～4000mL；更优选为2400～2800mL。

[0049] 球磨时间可以为2～6h；优选为3～5h；更优选为3.5～4h。这样有利于形成分散均匀的浆液。

[0050] 制备催化剂的步骤

[0051] 将载体浸渍在涂覆浆液中，得到负载有浆液的载体；将负载有浆液的载体干燥，然后煅烧，得到一氧化碳催化剂。

[0052] 载体可以选自玻璃纤维波纹板载体、堇青石载体中的一种或多种。优选地，载体为玻璃纤维波纹板载体。这样的载体能够提高粉体的上载量和催化剂的比表面积，提高催化剂的催化活性和耐水耐硫性能。

[0053] 优选地，还包括如下步骤：将玻璃纤维波纹板浸没在硅溶胶中，然后干燥，得到玻璃纤维波纹板载体。硅溶胶中SiO2的含量可以为2～20wt％；优选为5～15wt％；更优选为10～12wt％。玻璃纤维波纹板浸没在硅溶胶中的时间可以为1～10min；优选为3～8min；更优选为5～6min。干燥温度可以为100～150℃；优选为110～120℃。

[0054] 载体浸渍在涂覆浆液中的时间可以为5～25min；优选为10～20min；更优选为15～17min。这样有助于在载体的表面负载适当的涂覆浆液。

[0055] 负载有浆液的玻璃纤维波纹板的干燥温度为100～150℃；优选为110～130℃；更优选为110～120℃。

[0056] 煅烧温度可以为350～550℃；优选为400～500℃；更优选为450～470℃。煅烧时间可以为1～5h；优选为2～4h；更优选为3～3.5h。

[0057] <一氧化碳催化剂及其用途>

[0058] 本发明的一氧化碳催化剂由上述方法制备得到。本发明的催化剂在高硫高湿的条件下对一氧化碳具有优异的催化氧化性能，因此，本发明提供了上述一氧化碳催化剂在催
化氧化一氧化碳中的用途。

[0059] <气体的处理方法>

[0060] 本发明的气体的处理方法包括如下步骤：将含有一氧化碳的气体在温度为220～‑1
300℃，空速为30000～70000h 的条件下与上述一氧化碳催化剂相接触。上述反应可以在固定床反应器中进行。

[0061] 优选地，温度为240～280℃；更优选地，温度为260～270℃。

[0062] 优选地，空速为40000～60000h‑1；更优选地，空速为50000～55000h‑1。

[0063] 本发明的气体中含有一氧化碳。优选地，气体中还含有水和SO2。本发明的气体中还可以含有NO2。

[0064] 一氧化碳的浓度可以为7000～13000ppm；优选为8000～11000ppm；更优选为8000～9000ppm。

[0065] 水的含量可以为10～40vol％；优选为20～30vol％；更优选为25～30vol％。

[0066] SO2的含量可以为50～200ppm；优选为80～150ppm；更优选为100～120ppm。

[0067] NO2的含量可以为100～500ppm；优选为200～400ppm；更优选为300～350ppm。

[0068] CO脱除率可以达到84％以上；优选地，90％以上；更优选地，95％以上；最优选地，97％以上。

[0069] 实施例1

[0070] 将371.8g偏钨酸铵、113.5g草酸钒、638.9g钛白粉和第一去离子水混合，在60～110℃的条件下逐步升温搅拌至水蒸发，然后在110℃下干燥，得到混合物。将混合物在450℃下煅烧3h，研磨后得到非贵活性组分。

[0071] 将玻璃纤维波纹板浸于SiO2含量为10wt％的硅溶胶中5min，然后在110℃下烘干至恒重，得到玻璃纤维波纹板载体。

[0072] 在球磨罐中依次加入388g二氧化钛、4.48g氯铂酸、200g非贵活性组分、1200mL酸性硅溶胶和2800mL第二去离子水，球磨3.5h，得到涂覆浆液。

[0073] 将玻璃纤维波纹板载体使用过量浸渍的方式浸渍在涂覆浆液中15min，得到负载有浆液的玻璃纤维波纹板载体。将负载有浆液的玻璃纤维波纹板载体在110℃下烘干，然后在450℃下煅烧3h，得到一氧化碳催化剂。

[0074] 将一氧化碳催化剂在温度为220～260℃，且空速为50000h‑1的条件下与待测试气体在反应器中接触，测试出口气体中CO的浓度，得到CO脱除率。待测试气体中，CO的浓度为
8000ppm，水的含量为25vol％，SO2的浓度为100ppm，NO2的浓度为300ppm。测试结果如表1所示。

[0075] 实施例2

[0076] 除偏钨酸铵的用量为320.8g，草酸钒的用量为63.5g，氯铂酸的用量为4.26g，非贵活性组分的用量为450g，酸性硅溶胶替换为1600mL铝溶胶，第二去离子水的用量为2400mL外，其余同实施例1。

[0077] 将一氧化碳催化剂在温度为220～260℃，且空速为50000h‑1的条件下与待测试气体在反应器中接触，测试出口气体中CO的浓度，得到CO脱除率。待测试气体中，CO的浓度为
8000ppm，水的含量为25vol％，SO2的浓度为100ppm，NO2的浓度为300ppm。测试结果如表1所示。

[0078] 实施例3

[0079] 除偏钨酸铵的用量为285.7g，草酸钒的用量为42.1g，将氯铂酸替换为7.51g氯化铂和3.13g氯化钯，非贵活性成分的用量为300g，将酸性硅溶胶替换为200g聚乙二醇(分子
量为5000)，第二去离子水的用量为4000mL外，其余同实施例1。

[0080] 将一氧化碳催化剂在温度为220～260℃，且空速为50000h‑1的条件下与待测试气体在反应器中接触，测试出口气体中CO的浓度，得到CO脱除率。待测试气体中，CO的浓度为
8000ppm，水的含量为25vol％，SO2的浓度为100ppm，NO2的浓度为300ppm。测试结果如表1所示。

[0081] 实施例4

[0082] 将389.2g偏钨酸铵、39.1g草酸钒、710.5g钛白粉和第一去离子水混合，在60～110℃的条件下逐步升温搅拌至水蒸发，然后在110℃下干燥，得到混合物。将混合物在450℃下煅烧3h，研磨后得到非贵活性组分。

[0083] 在球磨罐中依次加入388g二氧化钛、3.53g硝酸铂、1.42g氯化钯、300g非贵活性组分、200g聚乙二醇(分子量为5000)和3200mL第二去离子水，球磨3.5h，得到涂覆浆液。

[0084] 将堇青石载体使用过量浸渍的方式浸渍在涂覆浆液中15min，得到负载有浆液的玻璃纤维波纹板载体。将负载有浆液的玻璃纤维波纹板载体在110℃下烘干，然后在450℃
下煅烧3h，得到一氧化碳催化剂。

[0085] 将一氧化碳催化剂在温度为220～260℃，且空速为30000h‑1的条件下与待测试气体在反应器中接触，测试出口气体中CO的浓度，得到CO脱除率。待测试气体中，CO的浓度为
8000ppm，水的含量为25vol％，SO2的浓度为100ppm，NO2的浓度为300ppm。测试结果如表1所示。

[0086] 对比例1

[0087] 在球磨罐中依次加入388g二氧化钛、6.53g硝酸铂、2.42g氯化钯、250g聚乙二醇(分子量为5000)和4000mL第二去离子水，球磨3.5h，得到涂覆浆液。

[0088] 将堇青石载体使用过量浸渍的方式浸渍在涂覆浆液中15min，得到负载有浆液的玻璃纤维波纹板载体。将负载有浆液的玻璃纤维波纹板载体在110℃下烘干，然后在450℃
下煅烧3h，得到一氧化碳催化剂。

[0089] 将一氧化碳催化剂在温度为220～260℃，且空速为50000h‑1的条件下与待测试气体在反应器中接触，测试出口气体中CO的浓度，得到CO脱除率。待测试气体中，CO的浓度为
8000ppm，水的含量为25vol％，SO2的浓度为100ppm，NO2的浓度为300ppm。测试结果如表1所示。

[0090] 表1

[0091]  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
220℃ 85.32％ 84.17％ 88.13％ 86.32％ 40.51％
240℃ 94.14％ 97.49％ 96.17％ 93.16％ 43.33％
260℃ 95.26％ 97.84％ 96.53％ 97.84％ 52.97％

[0092] 本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。