CN103055848B - 一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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刘雪松
石磊
李燕
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Abstract

本发明涉及一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂及其制备方法,其主要活性组分为锰氧化物,载体为二氧化钛,再以氧化铈及氧化铁作为助催化剂。其制备方法主要包括如下步骤:将各种金属硝酸盐溶液加入到偏钛酸浆液中,再用浓氨水调节pH至沉淀完全,再搅拌一段时间,将得到的悬浊液离心过滤,在一定温度下干燥、煅烧,得到掺杂稀土的低温脱硝催化剂,其中各元素的摩尔比例为Mn∶Fe∶Ce∶Ti=5∶(0~2)∶4∶20。本发明的金属氧化物低温催化剂在140~180℃温度范围的脱硝活性可达到80~98%,且具有比较优异的抗硫抗水性能。

Description

一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于环境保护领域,涉及一种催化剂及其制备方法,特别涉及一种处理NOx 的掺杂稀土的低温脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着我国经济的发展,我国煤能源消耗量以及机动车的数量大幅度增加,造成了 空气中各种污染物含量也在迅速上升。经过几十年的努力,我国在控制粉尘以及二氧化硫 污染方面已经得到一定的成功,但是NO x的污染尚未得到控制。因此,如何有效的控制NO x 的排放成为目前环保领域的焦点。
[0003] 目前对固定源排放的NOx最有效控制措施就以NH 3为还原剂的选择性催化还原技 术(SCR)。其中,催化剂是该项技术的核心技术之一,而使用比较广泛的催化剂基本上是以 V2O5作为活性组分,TiO 2作为载体,再加入WO 3或者MoO 3作为助催化剂的中高温催化剂。但 是,该类催化剂在SCR脱硝技术中实际使用时存在一些问题,因为它只有在温度高于350°C 时才具有较高的活性,所以一般只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间。但是现有 锅炉中在该位置大多没有预留脱硝空间,因此给SCR工艺的工业应用带来了很大的困难; 此外在该工艺段的烟气中含有高浓度的灰尘,灰尘中还含有碱金属、砷和汞等物质,会对催 化剂产生很强的侵蚀和毒化作用,影响其寿命;另外,V 2O5的前驱体一般都具有毒性,会对 人体以及环境造成一定影响。
[0004] 因此,研宄开发具有低温脱硝活性的SCR催化剂将具有很好的市场前景和现实意 义。低温脱硝技术可以将反应器直接安装在除尘甚至于脱硫装置之后,便于和现有我国的 工业锅炉系统相匹配,同时可以避免对烟尘对催化剂床层的磨损、堵塞以及毒害;另外,还 能避免对烟气的重复加热、节约运行和锅炉的改造成本。
发明内容
[0005] 为了解决V2O5ZtiO2S SCR中高温催化剂的实际使用过程中遇到的问题,本发明旨 在提供一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂及其制备方法,根据本发明制得的催化剂,在低温 环境中具有高效的NO x去除活性。
[0006] 本发明催化剂是以锰氧化物作为主要活性组分,二氧化钛作为载体,铁铈等 金属氧化物作为催化剂助剂,其中催化剂种各元素之摩尔比为Mn : Ce : Fe : Ti = 5 : 4 : (0 ~2) : 20〇
[0007] 本发明的制备方法是通过以下步骤实现的:
[0008] (1)、将偏钛酸加入到水中配制成一定浓度的浆液;将硝酸铈和硝酸铁溶于水中, 制成一定溶度的溶液;
[0009] (2)、然后将硝酸锰、硝酸铈、硝酸铁溶液同时加入到偏钛酸浆液中,搅拌一段时 间;
[0010] (3)、搅拌结束后,缓慢滴加氨水调节pH,搅拌一段时间至沉淀完全;离心过滤;
[0011] (4)、再在一定温度下干燥,然后在适宜温度下煅烧,得到符合要求的低温脱硝催 化剂。
[0012] 本发明与现有技术相比,具有明显的低温脱硝活性,在140~180°C范围内,在Cra3 =Cnqx= 500ppm、Cq2= 5%、空速2000(¾-1的测试条件下,氮氧化物的净化率保持在80~ 98%。同时能够减少SCR系统的运行成本以及工业锅炉等设施的改造成本;降低催化剂被 烟气中的粉尘的侵蚀以及其他有毒物质的毒害。
具体实施方式
[0013] 实施例一:各元素摩尔比为Mn : Ce : Ti = 5 : 4 : 20的低温脱硝催化剂的制 备。
[0014] (1)、将90g偏钛酸加入到水中配制成浓度500g/L的浆液;
[0015] (2)、将434g硝酸铈(Ce (NO3) 3 · 6H20)配制成5mol/L的溶液;硝酸锰溶液的溶度 为 50%。
[0016] (3)、称取44. 75g硝酸锰溶液和用移液管移取20ml的硝酸铈溶液,同时将两者溶 液加入到偏钛酸浆液中,搅拌30min ;
[0017] (4)、搅拌结束后,以8ml/min的速度浓度为28%的氨水调节pH至10. 2,搅拌a ; 得到悬浊液,然后将该悬浊液在3200r/min下离心过滤;
[0018] (6)、最后将过滤产物在90°C下干燥24h,再通过以5°C /min的升温速率升到 450°C煅烧2h,即可得低温脱硝催化剂。
Figure CN103055848BD00041
[0019] 制得SCR低温脱硝催化剂的脱硝效率的测试方法是:将制得的Iml催化剂放入到 固定床反应器中,通过电炉将反应器加热到测试所需要的温度,再把混合加热好的模拟烟 气通过固定床反应器,用烟气分析仪测定进口与出口的NO浓度值,NO的脱除效率可用以下 公式计算:
[0020]
[0021] 从活性测试的结果可以看到,在反应温度为160°C、Cra3= Cnqx= 500ppm、CQ2= 5%、 空速200001Γ1的测试条件下,氮氧化物的净化率能长期保持在90%以上,当温度继续上升 到180 °C时,脱硝率为96%。
[0022] 实施例二:各元素摩尔比为Mn : Ce : Fe : Ti = 5 : 4 : 1 : 20的低温脱硝催 化剂的制备。
[0023] (1)、将90g偏钛酸加入到水中配制成浓度500g/L的浆液;
[0024] (2)、将 434g 硝酸铈(Ce (NO3) 3 · 6H20)和 404g 硝酸铁(Fe (NO3) 3 · 9H20)配制成 5mol/L的溶液;硝酸锰溶液的溶度为50%。
[0025] (3)、称取44. 75g硝酸锰溶液,用移液管移取20ml的硝酸铈溶液和5ml的硝酸铁 溶液,同时将三者溶液加入到偏钛酸浆液中,搅拌30min ;
[0026] (4)、搅拌结束后,以8ml/min的速度浓度为28%的氨水调节pH至10. 2,搅拌a ; 得到悬浊液,然后将该悬浊液在3200r/min下离心过滤;
[0027] (6)、最后将过滤产物在90 °C下干燥24h,再通过以5 °C /min的升温速率升到 450°C煅烧2h,即可得低温脱硝催化剂。
[0028] 催化剂的脱硝效率测试方法同实施例一,在反应温度为160 °C、Cra3= Cnqx = 500ppm、Qj2= 5%、空速20000h η的测试条件下,氮氧化物的净化率能长期保持在90 %以 上,当温度继续上升到180°C时,脱硝率为96%。
[0029] 实施例三:各元素摩尔比为Mn : Ce : Fe : Ti = 5 : 4 : 2 : 20的低温脱硝催 化剂的制备。
[0030] (1)、将90g偏钛酸加入到水中配制成浓度500g/L的浆液;
[0031] (2)、将 434g 硝酸铈(Ce (NO3) 3 · 6H20)和 404g 硝酸铁(Fe (NO3) 3 · 9H20)配制成 5mol/L的溶液;硝酸锰溶液的溶度为50%。
[0032] (3)、称取44. 75g硝酸锰溶液,用移液管移取20ml的硝酸铈溶液和IOml的硝酸铁 溶液,同时将三者溶液加入到偏钛酸浆液中,搅拌30min ;
[0033] (4)、搅拌结束后,以8ml/min的速度浓度为28%的氨水调节pH至10. 2,搅拌a ; 得到悬浊液,然后将该悬浊液在3200r/min下离心过滤;
[0034] (6)、最后将过滤产物在90°C下干燥24h,再通过以5°C /min的升温速率升到 450°C煅烧2h,即可得低温脱硝催化剂。
[0035] 催化剂的脱硝效率测试方法同实施例一,在反应温度为160 °C、Cra3= Cnqx = 500ppm、Qj2= 5%、空速20000h η的测试条件下,氮氧化物的净化率能长期保持在90 %以 上,当温度继续上升到180°C时,脱硝率为98%。

Claims (2)

1. 一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂,其特征在于,其原料分别为硝酸锰、硝酸铈、硝酸 铁以及偏钛酸;催化剂中各元素的摩尔含量比为Mn : Fe : Ce : Ti = 5 : 2 : 4 : 20; 制备方法,其特征在于,包括如下步骤: (1) 、将偏钛酸加入到水中配制成浓度500g/L的浆液; (2) 、将硝酸铈和硝酸铁溶于水中,制成浓度5mol/L的溶液,硝酸锰溶液的浓度为 50% ; (3) 、然后将硝酸锰、硝酸铈、硝酸铁溶液同时加入到偏钛酸浆液中,搅拌30min ; (4) 、搅拌结束后,以8ml/min的速度缓慢滴加浓度为28%的氨水调节浆液的pH至 10. 2,搅拌2h至沉淀完全; (5) 、然后将上述悬池液在3200r/min下离心过滤; (6) 、再在90°C下干燥24h,再通过以5°C /min的升温速率升到450°C煅烧2h,得到符合 要求的低温脱硝催化剂。
2. 按权利要求1所述一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂,其特征在于,锰来源于含量 50%的硝酸锰溶液,铈来源于含量多98 %的工业级六水合硝酸铈,铁源和钛源分别由含量 彡98%的工业级九水合硝酸铁及含1102为45~50%的偏钛酸提供。
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