CN104549311A - 燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法，包括以下质量份的组分：二氧化钛100份，二氧化硅6.25～12.50份，氧化铈和氧化锆混合物1.25～6.25份，硫酸亚铁10.0～12.5份。本发明所述的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法，不选用五氧化二钒为活性成分，脱除氮氧化物的同时不会对环境造成二次污染；以氧化铈和氧化锆混合物为活性成分，不仅提高了二氧化钛的热稳定性，而且提高了脱硝催化剂的比表面积及脱硝活性；本发明的催化剂在280～350℃的条件下就可将燃煤烟气中的氮氧化物选择性还原为氮气和水，与燃煤电厂烟气的温度范围相匹配。

Description

燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法，属于烟气脱硝催化剂技术领域。

背景技术

煤炭是我国的主要能源之一，煤炭在高温燃烧过程中会产生大量氮氧化物（NO_X）的排放，污染环境的同时直接危害公众的健康。在日益严峻的氮氧化物污染状况下，我国政府从经济、技术、法律及政策等方面运用多种手段，提高了排放标准的要求，加大了对氮氧化物排放的控制力度，因而寻求新的脱硝技术手段势在必行。选择性催化还原（SCR）是目前应用最广、最成熟的烟气脱硝技术，该技术的脱硝效率很高并且几乎不产生二次污染。选择性催化还原技术的主要操作方法为首先将氮氧化物与氨气混合，然后输送至脱硝催化剂处，在300～400℃时发生催化还原反应即可，不同的脱硝催化剂的反应温度会有一定的变化。

催化剂的制造技术是选择性催化还原技术中的核心问题，目前广泛使用的商业催化剂是钒钛系脱硝催化剂；钒钛系脱硝催化剂含有剧毒物质五氧化二钒，在水中有一定的溶解度，会对人体的呼吸系统和皮肤产生严重损害，长期接触可引起支气管炎、视力障碍、肾损害等。这种脱硝催化剂不仅在生产过程中会产生污染，而且废弃后也会再次污染环境；目前我国还没有一家有资质的企业能够对失效催化剂进行无害化处理；这意味着，再过几年废旧有毒的催化剂又将成为国家环保技术领域的沉重负担。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法，不使用商用催化剂中的活性成分五氧化二钒，避免对环境造成二次污染，满足实际使用要求。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法，包括以下质量份的组分：二氧化钛100份，二氧化硅6.25～12.50份，氧化铈和氧化锆混合物1.25～6.25份，硫酸亚铁10.0～12.5份；在所述氧化铈和氧化锆混合物中，氧化铈的质量份数为0.6～1.5份，其余为氧化锆，且氧化锆的质量份数不少于氧化铈的质量份数。

进一步优选地，还包括助剂，所述助剂为玻璃纤维、乙基纤维素、乳化剂中的一种或多种。

上述燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将去离子水、二氧化钛、二氧化硅和助剂充分搅拌混合，得到混合粉料；

步骤二、将氧化铈和氧化锆混合物、硫酸亚铁和质量浓度为10%的草酸溶液混合，50～70℃下加热搅拌20～40分钟，得到PH＞6.5的混合溶液；

步骤三、将所述步骤一获得的混合粉料添加到所述步骤二获得的混合溶液中，室温下搅拌20～40分钟；

步骤四、将所述步骤三获得的混合物挤出成型得到蜂窝状固体催化剂，在50～70℃条件下干燥30～60小时，然后在400～500℃下煅烧10～20小时得到催化剂产品。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂，不选用五氧化二钒为活性成分，脱除氮氧化物的同时不会对环境造成二次污染；以氧化铈和氧化锆混合物为活性成分，不仅提高了二氧化钛的热稳定性，而且提高了脱硝催化剂的比表面积及脱硝活性；本发明的催化剂在280～350℃的条件下就可将燃煤烟气中的氮氧化物选择性还原为氮气和水，与燃煤电厂烟气的温度范围相匹配。

附图说明

图1为本发明具体实施例1～3与对照实施例1的催化脱硝率对比曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

具体实施例1

本实施例制备的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂，含如下质量份数的组分：二氧化钛100份，二氧化硅12.50份，氧化铈和氧化锆混合物6.25份，硫酸亚铁12.5份；在所述氧化铈和氧化锆混合物中，氧化铈的质量份数为1.5份，氧化锆的质量份数为4.75份。

本实施例的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂制备方法包括以下步骤：

步骤一、将去离子水、二氧化钛、二氧化硅和助剂混合并搅拌2小时，得到混合粉料；

步骤二、将氧化铈和氧化锆混合物、硫酸亚铁和质量浓度为10%的草酸溶液混合，60℃下加热搅拌30分钟，得到PH＞6.5的混合溶液；

步骤三、将所述步骤一获得的混合粉料添加到所述步骤二获得的混合溶液中，室温下搅拌30分钟；

步骤四、将所述步骤三获得的混合物挤出成型得到蜂窝状固体催化剂，在60℃条件下干燥48小时，然后在450℃下煅烧12小时得到催化剂产品。

具体实施例2

本实施例制备的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂，含如下质量份数的组分：二氧化钛100份，二氧化硅6.25份，氧化铈和氧化锆混合物1.25份，硫酸亚铁10.0份；在所述氧化铈和氧化锆混合物中，氧化铈的质量份数为0.6份，氧化锆的质量份数为0.65份。

本实施例的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂的制备方法同具体实施例1。

具体实施例3

本实施例制备的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂，含如下质量份数的组分：二氧化钛100份，二氧化硅10份，氧化铈和氧化锆混合物3份，硫酸亚铁11份；在所述氧化铈和氧化锆混合物中，氧化铈的质量份数为1份，氧化锆的质量份数为2份。

本实施例的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂的制备方法同具体实施例1。

对照实施例1

本实施例制备的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂，含如下质量份数的组分：二氧化钛100份，二氧化硅10份，硫酸亚铁11份。

本实施例的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂制备方法包括以下步骤：

步骤一、将去离子水、二氧化钛、二氧化硅和助剂混合并搅拌2小时，得到混合粉料；

步骤二、将硫酸亚铁和质量浓度为10%的草酸溶液混合，60℃下加热搅拌30分钟，得到PH＞6.5的混合溶液；

步骤三、将所述步骤一获得的混合粉料添加到所述步骤二获得的混合溶液中，室温下搅拌30分钟；

步骤四、将所述步骤三获得的混合物挤出成型得到蜂窝状固体催化剂，在60℃条件下干燥48小时，然后在450℃下煅烧12小时得到催化剂产品。

具体实施例1～3与对照实施例1在330℃时，不同空气流速条件下的催化脱硝率对比曲线如图1所示，其中横坐标为空气流速，纵坐标为催化脱硝率，上一条曲线为具体实施例1～3的催化脱硝率，下一条曲线为对照实施例1的催化脱硝率。

具体实施例1～3与对照实施例1的比表面积如下表1所示：

表1：

	比表面积（m2/g）	平均孔径/nm	孔容(cm3/g)
				具体实施例1	52.94	24.21	0.25
具体实施例2	51.46	23.81	0.24
				具体实施例3	53.09	24.95	0.25
对照实施例1	44.37	18.36	0.17

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂，其特征是，包括以下质量份的组分：二氧化钛100份，二氧化硅6.25～12.50份，氧化铈和氧化锆混合物1.25～6.25份，硫酸亚铁10.0～12.5份；在所述氧化铈和氧化锆混合物中，氧化铈的质量份数为0.6～1.5份，其余为氧化锆，且氧化锆的质量份数不少于氧化铈的质量份数。

2.如权利要求1所述的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂及其制备方法，其特征是，还包括助剂，所述助剂为玻璃纤维、乙基纤维素、乳化剂中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、将去离子水、二氧化钛、二氧化硅和助剂充分搅拌混合，得到混合粉料；

步骤二、将氧化铈和氧化锆混合物、硫酸亚铁和质量浓度为10%的草酸溶液混合，50～70℃下加热搅拌20～40分钟，得到PH＞6.5的混合溶液；

步骤三、将所述步骤一获得的混合粉料添加到所述步骤二获得的混合溶液中，室温下搅拌20～40分钟；

步骤四、将所述步骤三获得的混合物挤出成型得到蜂窝状固体催化剂，在50～70℃条件下干燥30～60小时，然后在400～500℃下煅烧10～20小时得到催化剂产品。

4.如权利要求3所述的燃煤电厂专用无毒脱硝催化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、将去离子水、二氧化钛、二氧化硅和助剂混合并搅拌2小时，得到混合粉料；

步骤二、将氧化铈和氧化锆混合物、硫酸亚铁和质量浓度为10%的草酸溶液混合，60℃下加热搅拌30分钟，得到PH＞6.5的混合溶液；

步骤三、将所述步骤一获得的混合粉料添加到所述步骤二获得的混合溶液中，室温下搅拌30分钟；

步骤四、将所述步骤三获得的混合物挤出成型得到蜂窝状固体催化剂，在60℃条件下干燥48小时，然后在450℃下煅烧12小时得到催化剂产品。