CN102658124A - 一种高强度、高效率的低温scr催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SCR催化剂及其制备方法。一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于它由下述原料制备而成:①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵,各原料所占重量百分数为:二氧化钛20~60%,纤维1~10%,硅溶胶0~5%,硫酸0.1~1%,硝酸锰2~30%,硝酸铈0~30%,钼酸铵或钨酸铵0~5%,水余量,各原料所占重量百分数之和为100%。该方法制备的低温SCR催化剂具有高强度、脱硝效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种SCR催化剂及其制备方法,适用于火力发电厂和建材制造工厂,如水泥厂。
背景技术
SCR催化剂按照适用的烟气温度条件分类,可分为高温、中温、低温三种。低温SCR催化剂的适用温度在120℃~300℃,目前国内外低温SCR催化剂的研究和开发基本上集中于过渡金属氧化物的催化作用,研究结果表明,复合型的催化剂比任何一种单一组分的效果都好。而且,目前催化剂研究主要集中于催化剂粉体,催化剂成型或负载技术研究的较少。因此,催化剂技术有待于完善和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度、高效率的低温SCR催化剂及其制备方法,该方法制备的低温SCR催化剂具有高强度、脱硝效率高的特点。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于它由下述原料制备而成:①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵,各原料所占重量百分数为:二氧化钛20~60%,纤维1~10%,硅溶胶0~5%,硫酸0.1~1%,硝酸锰2~30%,硝酸铈0~30%,钼酸铵或钨酸铵0~5%,水 余量,各原料所占重量百分数之和为100%。
所述硅溶胶所占重量百分数为:0.5~5%。
所述硝酸铈所占重量百分数为:5.4~16.6%。
所述各原料所占重量百分数最佳为:二氧化钛23~49%,纤维2.4~5%,硅溶胶0~1.9%,硫酸0.2~0.5%,硝酸锰3~9.2%,硝酸铈5.4~16.6%,钼酸铵或钨酸铵0.8~1.7%,水 余量,各原料所占重量百分数之和为100%。
所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。
所述纤维可以是硅铝纤维、玻璃纤维或其它无机纤维材料,作为增韧剂。
所述硅溶胶为含SiO230wt%的氨稳定的水溶液,作为增强剂。
所述硫酸为0.5mol/l的硫酸溶液,作为固化剂。
上述一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:
1)各原料所占重量百分数为:二氧化钛20~60%,纤维1~10%,硅溶胶0~5%,硫酸0.1~1%,硝酸锰2~30%,硝酸铈0~30%,钼酸铵或钨酸铵0~5%,水 余量,各原料所占重量百分数之和为100%;选取下述原料:①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵,备用;
2)将二氧化钛、纤维、硅溶胶和硫酸混合,挤压成型,得到催化剂载体;将硝酸锰、硝酸铈、以及钼酸铵或钨酸铵混合,得到催化剂溶液;将催化剂载体浸渍于催化剂溶液中,然后放置于烘箱中,100℃烘干1h,最后将其放入马弗炉中烧结,得到低温SCR催化剂。
所述放入马弗炉中的烧结温度范围为300-800℃,升温速率为5-10℃/min,保温时间为45-70 min。
具体的,本发明采用硅铝纤维做增韧剂,硅溶胶作为增强剂,硫酸作为固化剂,与二氧化钛混合制备载体,通过将载体浸渍于催化剂溶液中,干燥,分段烧结,制得的催化剂其强度有明显增强。其中,二氧化钛与增韧剂硅铝纤维、增强剂硅溶胶及固化剂硫酸相混合可得到多孔、强度高的催化剂载体,浸渍催化剂后,强度进一步提高。其中,硝酸锰、硝酸铈与钼酸铵或钨酸铵混合制备的催化剂溶液,脱硝效率明显提高,浸渍于此催化剂的载体,烧结强度也有所提高。
由于催化剂载体需要是多孔材料,将催化剂涂覆与载体表面。经实验发现,将二氧化钛、纤维、硅溶胶及硫酸相混制备的催化剂载体,其微观结构内部含有大量的孔隙,形成多孔材料,有利于催化剂的附着。
如前所述,决定本发明的低温SCR催化剂的关键组分是二氧化钛、硝酸锰,其余辅料,如增韧剂、增强剂、固化剂、硝酸铈与钼酸铵或钨酸铵影响催化剂的强度和孔隙率,进一步影响催化剂的脱硝效率,其可以根据需要选择所需的比例和材料浓度来调节,均可以实现本发明产品的脱硝效率和催化剂强度。
目前低温脱硝催化剂大多数处于催化剂粉末实验阶段,催化剂成型技术还处于研发阶段,本发明通过制备催化剂载体,将催化剂浸渍于催化剂载体上,制得催化剂。
本发明的有益效果是:物料来源广泛,价格低廉,制作工艺简单;样品的脱硝效率检测结果为50~75%,具有脱硝效率高的特点;样品的强度为3-14MPa,具有高强度的特点。
附图说明
图1为实施3的低温SCR催化剂显微镜照片。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施中低温SCR催化剂的温度范围在120℃~200℃。
脱硝效率检测方法:模拟电厂烟气实验室配气,以氨气为还原气体,温度在120℃~200℃,采用西门子U23烟气分析仪进行检测,计算公式:(脱硝前烟气浓度-脱硝后烟气浓度)/(脱硝前烟气浓度)×100%。本专利提供的实例中脱硝效率检测值以催化剂质量为15g为例,空速>5000h-1。如增加催化剂质量,脱硝效率会提高。
样品的强度指样品的抗折强度,采用三点抗折法测试强度,试样采用5mm*5mm*50mm的尺寸。
实施例1-5:
一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法,它包括如下步骤:
1)各原料所占重量百分数如表1所示,
2)将二氧化钛、硅铝纤维、硅溶胶和硫酸混合,挤压成型,得到催化剂载体;将硝酸锰、硝酸铈、以及钼酸铵或钨酸铵混合,得到催化剂溶液;将催化剂载体浸渍于催化剂溶液中,然后放置于烘箱中,100℃烘干1h,最后将其放入马弗炉中分段烧结,得到低温SCR催化剂。所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。
为了表明材料的性能,将不同含量的材料进行测试,得到表1的检验结果。
表1
由表1中可见,本发明制备的低温SCR催化剂具有高强度、高脱硝效率的特点。
实施例6-11:
一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法,它包括如下步骤:
1)各原料所占重量百分数如表2所示,
2)将二氧化钛、玻璃纤维、硅溶胶和硫酸混合,挤压成型,得到催化剂载体;将硝酸锰、硝酸铈、以及钼酸铵或钨酸铵混合,得到催化剂溶液;将催化剂载体浸渍于催化剂溶液中,然后放置于烘箱中,100℃烘干1h,最后将其放入马弗炉中分段烧结,得到低温SCR催化剂。所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。
为了表明材料的性能,将不同含量的材料进行测试,得到表2的检验结果。
表2
由表2中可见,本发明制备的低温SCR催化剂具有高强度、高脱硝效率的特点。
本发明所列举的各原料,以及本发明各原料的上下限、区间取值,以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明,在此不一一列举实施例。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进和变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于它由下述原料制备而成:①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵,各原料所占重量百分数为:二氧化钛20~60%,纤维1~10%,硅溶胶0~5%,硫酸0.1~1%,硝酸锰2~30%,硝酸铈0~30%,钼酸铵或钨酸铵0~5%,水 余量,各原料所占重量百分数之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述硅溶胶所占重量百分数为:0.5~5%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述硝酸铈所占重量百分数为:5.4~16.6%。
5.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述各原料所占重量百分数为:二氧化钛23~49%,纤维2.4~5%,硅溶胶0~1.9%,硫酸0.2~0.5%,硝酸锰3~9.2%,硝酸铈5.4~16.6%,钼酸铵或钨酸铵0.8~1.7%,水 余量,各原料所占重量百分数之和为100%。
6.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述纤维是硅铝纤维、玻璃纤维或其它无机纤维材料。
7.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述硅溶胶为含SiO230wt%的氨稳定的水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂,其特征在于:所述硫酸为0.5mol/l的硫酸溶液。
9.如权利要求1所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:
1)各原料所占重量百分数为:二氧化钛20~60%,纤维1~10%,硅溶胶0~5%,硫酸0.1~1%,硝酸锰2~30%,硝酸铈0~30%,钼酸铵或钨酸铵0~5%,水 余量,各原料所占重量百分数之和为100%;选取下述原料:①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵,备用;
2)将二氧化钛、纤维、硅溶胶和硫酸混合,挤压成型,得到催化剂载体;将硝酸锰、硝酸铈、以及钼酸铵或钨酸铵混合,得到催化剂溶液;将催化剂载体浸渍于催化剂溶液中,然后放置于烘箱中,100℃烘干1h,最后将其放入马弗炉中烧结,得到低温SCR催化剂。
10.根据权利要求9所述的一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于所述放入马弗炉中的烧结温度范围为300-800℃,升温速率为5-10℃/min,保温时间为45-70 min。
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