CN101396655A - 用于电厂烟气scr脱硝的钛基多组分催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工材料领域,特别涉及一种用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂及其制备方法。所述催化剂的组成包括:催化剂载体TiO2,占总含量的80~99wt%;催化剂的活性组分,占总含量1~5wt%的V2O5,占总含量5~15wt%的WO3,占总含量1~5wt%的钼或铈或锰的氧化物;催化剂其他组分,占总含量0~5wt%的MoO3,占总含量0~5wt%的CeO2,占总含量0~5wt%的MnO3;制备过程为:取偏钒酸铵、仲钨酸铵和二氧化钛,混合于水溶液中,经过干燥、煅烧和过筛,制得所述催化剂。该催化剂具有240-480℃的活性温度区域;脱硝效率高,有很好的抗SO3中毒能力,加入SO2对其活性几乎没有影响。

Description

用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂及其制备方法技术领域本发明属于化工材料领域,特别涉及一种用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组 分催化剂及其制备方法。 背景技术我国能源构成以煤为主,煤炭消耗量大,由此引发的环境污染尤为严重,能 源开发利用与环境保护之间的矛盾尤为突出。我国大型电站绝大部分是常规的燃 煤电站,而氮氧化物(NOx)是火力发电主要的污染排放物之一,据统计,2000 年为469万吨,2002年为520万吨,预计到2010年将达到550万吨。氮氧化物 属于有毒有害气体,可刺激肺部,使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病,呼吸 系统有问题的人士如哮喘病患者,会较易受其影响。对儿童来说,氮氧化物可能 会造成肺部发育受损。氮氧化物也是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。光 化学烟雾具有特殊气味,刺激眼睛,伤害植物,并能使大气能见度降低。另外, 氮氧化物与吟:气中的水反应牛成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分,对环境会造成严 重的破坏。目前,最有前景的NCX控制技术是选择性还原(SCR)控制技术。在使用燃气轮机进行的发电中,必须在各燃气轮机出后面贴近处安装脱硝装 置,以对450-600。C高温的废气进行处理,然而,至今为止还没有得到在这样高 温下具有高性能和长寿命的脱硝催化剂。因为热劣化所致的催化剂活性的下降是 明显的,尤其是在高温区,所以必须牺牲活性,使用具有低活性但有增加耐热性 的催化剂来处理废气。目前国际上通用的用于选择性催化还原的催化剂可通过用催化组分如钒、 钼、镍和钨浸渍无机氧化物载体如二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和氧化锆,随后
热处理而制成含晶相氧化物的催化剂。在上述的催化剂中,考虑到催化剂的性能 和耐久性,最优选择将含有浸渍钒的具有锐钛矿晶状结构的二氧化钛载体的催化剂用作选择催化还原的催化剂,然而,上述催化剂仅能用于200-400°C,最佳脱硝温度窗口在250-35(TC。发明内容本发明提供了一种用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂,其特征在 于,所述催化剂的组成包括:催化剂载体Ti02,占总含量的80~99wt%;催化剂 的活性组分,占总含量1〜5wtM的V205,占总含量5〜15wt。/。的W03,占总含量 1〜5wt。/。的钼或铈或锰的氧化物;催化剂其他组分,占总含量0〜5wt7。的Mo03, 占总含量0〜5wt。/。的Ce02,占总含量0〜5wt。/。的Mn03。本发明还提供了一种用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂的制备方 法,其特征在于,包括如下步骤:(1) 称取偏钒酸铵、仲钨酸铵和二氧化钛均匀混合于水溶液中,使混合物 中Ti02占总含量的80〜99wt%, V205占总含量卜5wt。/。, W03占总含量5〜15wt%, 再加入钼或铈或锰的硝酸盐,使Mo03、 Ce02或Mn03占总含量0〜5wt。/。的,机 械搅拌l〜2h,使其混合均匀;(2) 将得到的产物放入干燥箱中,在80〜140。C的温度下千燥2〜4h;(3) 将干燥后的原料在空气中煅烧,煅烧温度为300〜65(TC,煅烧4〜6h;(4) 对煅烧后的产物研磨过筛,取其中40〜60目的部分,即所需的催化剂。 所述干燥和煅烧过程的温度是梯度改变的,干燥制度为:80〜10CrC干燥l〜2h、100〜14(TC干燥1〜2h;煅烧制度为:300〜450。C煅烧2〜3h、 450〜65(TC煅烧2〜3h。 本发明的有益效果为:该催化剂具有240-48(TC的活性温度区域;特点是用 本方法制备的活性最好的SCR催化剂在0^=0^3=0.2%、0)2=5%、空速=4000011—1的测试条件下,反应温度为45(TC时脱硝效率高达80%以上,并且有很好的抗S03 中毒能力,250〜45(TC的反应温度条件下,加入S02对其活性几乎没有影响。 具体实施方式本发明提供了一种用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂及其制备方 法,下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。 实施例1:分别称取1.62g偏钒酸铵、14.07g仲钨酸铵和100g 二氧化钛均匀混合于水溶 液中,另外加入12g钼的硝酸盐,机械搅拌l〜2h,使其混合均匀,其中鸨的担载 量为10%,钒的担载量为1%,钼的担载量为3%,静置3h后放入干燥箱中,在 70〜11(TC的温度下干燥,干燥时间为4~8小时,然后在空气中350〜65(TC下煅烧, 煅烧时间为3〜6小时,冷却后研磨过筛,取40〜60目的部分作催化剂。制得催化剂SCR脱硝效率的测试方法是:将制得的催化剂放入固定床管式 反应器巾,以管式电炉把反应器加热到需要的反应温度。将模拟烟气和还原剂 NH3通入反应器,其中模拟烟气的成分为N2, 02, NO/N2(以N2稀释的NO)混合 而成。用烟气分析仪检测进口和出口的NO浓度值,NO的脱硝效率以下式计算:脱硝率=罔进口-,出「、画%网进n在反应器中,模拟烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气发生反应,氮氧化物被还原为氮气。还原反应式如下:4M/3 + 4M9 + 02 = 4iV2 + 6//2 (9 (丄)4M/3+6M7 = 5iY2+6//20 (2)8皿3 + 6甜2 = 7 Ar2 +12//2 O ( 3 )其中反应(1)是主要反应。考察催化剂抗S03中毒的能力时,在进入反应物的模拟烟气中加入S02,其
它操作步骤同上述脱硝效率的测试方法。从活性测试的结果可以得到,在反应温度450。C、 CNO=Cm3=0.2%、 C02=5%、 空速二40000h—1的测试条件下,本催化剂的催化还原效率能长期保持在85%以上,而且具备很好的抗S03中毒能力,在烟气中加入S02后对脱硝效率几乎没有影响。 实施例2:分别称取2.59g偏钒酸铵、11.26g仲转酸铵和100g 二氧化钛均匀混合于水溶 液巾,另外再加5.55g铈的硝酸盐,机械搅拌l〜2h,使其混合均匀,其巾钨的担 载量为8%,钒担载量为1.6%,铈的担载量为2%,静置3h后放入干燥箱中,在 70〜11(TC的温度下干燥,干燥时间为4〜8小时,然后在空气中350〜65(TC下煅烧, 煅烧时间为3〜6小时,冷却后研磨过筛,取40〜60曰的部分作催化剂。催化剂活性的测试方法同实施例1,在反应温度450°C、 CNO=CNH3=0.2%、 C02=5%、空速二40000h"的测试条件下,木催化剂的催化还原效率保持在90%以 上。实施例3:分别称取1.29g偏钒酸铵、16.89g仲钨酸铵和100g 二氧化钛均匀混合于水溶 液中,另外再加20.4g锰的硝酸盐,机械搅拌l〜2h,使其混合均匀,其中钨的担 载量为12%,钒担载量为0.8%,锰的担载量为4%,静置3h后放入干燥箱中, 在70〜11(TC的温度下干燥,干燥时间为4〜8小时,然后在空气中350〜650'C下煅 烧,煅烧时间为.3〜6小时,冷却后研磨过筛,取40〜60目的部分作催化剂。催化剂活性的测试方法同实施例1,在反应温度450°C、(:,=<:細=0.2%、 C02=5%、空速二40000h"的测试条件下,本催化剂的催化还原效率保持在87%以 上。实施例4:
分别称取2.59g偏钒酸铵、14.07g仲钨酸铵和100g —氧化钛均匀混合于水溶 液中,另外再加10.2g锰的硝酸盐,机械搅拌l〜2h,使其混合均匀,其中钨的担 载量为10%,钒担载量为1.6%,锰的担载量为2%,静置3h后放入干燥箱中, 在70〜110。C的温度下干燥,干燥时间为4〜8小时,然后在空气中350〜650。C下煅 烧,煅烧时间为3〜6小时,冷却后研磨过筛,取40〜60目的部分作催化剂。
催化剂活性的测试方法同实施例1,在反应温度450°C、 CNO=CNH3=0.2%、 C02=5%、空速^40000h—'的测试条件下,本催化剂的催化还原效率保持在83%以 上。
实施例5:
分别称取1.29g偏钒酸铵、U.26g仲钨酸铵和100g 二氧化钛均匀混合于水溶 液中,另外再加10.2g锰的硝酸盐,机械搅拌l〜2h,使其混合均匀,其巾鸽的担 载量为8%,钒担载量为0.8%,锰的担载量为2%,静置3h后放入干燥箱中,在 70〜11(TC的温度下干燥,干燥时间为4-8小时,然后在空气巾350〜65(TC下煅烧, 煅烧时间为3〜6小时,冷却后研磨过筛,取40〜60目的部分作催化剂。
催化剂活性的测试方法同实施例1,在反应温度450°C、 CNO=CNH3=0.2%、 C02=5%、空速二40000h"的测试条件下,本催化剂的催化还原效率保持在80%以 上。
以上所述的实施例,只是本发明的几个典型的具体实施方式,木领域的技术 人员可以在所附权利要求的范围内做出各种修改。

Claims (3)

1. 用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂,其特征在于,所述催化剂的组成包括:催化剂载体TiO2,占总含量的80~99wt%;催化剂的活性组分,占总含量1~5wt%的V2O5,占总含量5~15wt%的WO3,占总含量1~5wt%的钼或铈或锰的氧化物;催化剂其他组分,占总含量0~5wt%的MoO3,占总含量0~5wt%的CeO2,占总含量0~5wt%的MnO3。
2. 用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂的制备方法,其特征在于, 包括如下步骤:(1) 称取偏钒酸铵、仲钨酸铵和二氧化钛均匀混合于水溶液中,使混合物 中Ti02占总含量的80〜99wt%, V205占总含量l〜5wt%, W03占总含量5〜15wt%, 再加入钼或铈或锰的硝酸盐,使Mo03、 Ce02或Mn03占总含量0〜5wt。/。的,机 械搅拌l〜2h,使其混合均匀;(2) 将得到的产物放入干燥箱中,在80〜14(TC的温度下干燥2〜4h;(3) 将干燥后的原料在空气中煅烧,煅烧温度为300〜65(TC,煅烧4〜6h;(4) 对煅烧后的产物研磨过筛,取其中40〜60目的部分,即所需的催化剂。
3. 根据权利要求2所述的用于电厂烟气SCR脱硝的钛基多组分催化剂的制 备方法,其特征在于,所述干燥和煅烧过程的温度是梯度改变的,干燥制度为: 80〜100。C干燥1〜2h、 100〜140。C干燥1〜2h;煅烧制度为:300〜450。C煅烧2〜3h、 450-650。C煅烧2〜3h。
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