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

一种高强度、高效率的低温SCR催化剂及其制备方法
 
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
Figure 443702DEST_PATH_IMAGE001
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
Figure 223440DEST_PATH_IMAGE002
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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