CN105289630A - 一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，首先利用去离子水溶解活性组分Fe₂O₃的前驱体和助催化剂的前驱体，得到活性组分前驱体溶液；用所述活性组分前驱体溶液在室温下浸渍称量好的活性炭载体10～12h；将浸渍好的活性炭载体置于110℃的干燥箱中干燥12h，之后在氮气保护下于450～550℃焙烧3～5h，使前驱体中的硝酸盐分解为氧化物；然后取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。该方法所制备的催化剂适用于同时脱硫脱硝，且用硝酸预处理会使催化剂吸附能力增强、催化活化中心增多，预硫化可降低反应温度。

Description

一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及过渡金属氧化物催化剂技术领域，尤其涉及一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法。

背景技术

随着我国工业的发展以及能源的消耗，大气污染成为关注的问题，燃煤产生的SO₂和NO是最主要的污染物，其严重危害生态环境和人类身体健康，减少SO₂和NO的排放量势在必行。相对于将传统的SCR脱硝技术和FGD脱硫技术进行联合达到脱硫和脱硝的目的，同时脱硫脱硝具有节省占地面积，减少投资及运行费用这些优势，受到很多的关注。

现有技术中，同时脱硫脱硝的催化剂主要有活性炭、CuO/Al₂O₃、NiO/ZSM-5、尖晶石型氧化物等，这些催化剂均为中温或高温催化剂，一般有效催化温度在300℃以上，温度降低催化活性显著降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法,按此方法所制备的催化剂适用于同时脱硫脱硝，且吸附能力好、催化活化中心增多，同时还可降低反应温度，提高催化剂的适用范围。

一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，所述方法包括：

利用去离子水溶解活性组分Fe₂O₃的前驱体和助催化剂的前驱体，得到前驱体溶液；

用所述活性组分前驱体溶液在室温下浸渍称量好的活性炭载体10～12h；

将浸渍好的活性炭载体置于110℃的干燥箱中干燥12h，之后在氮气保护下于450～550℃焙烧3～5h，使前驱体中的硝酸盐分解为氧化物；

然后取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。

所述助催化剂包括Y₂O₃、La₂O₃和CeO₂中的一种或多种。

所用去离子水的质量为活性炭载体质量的1.4～1.6倍。

所述活性炭载体在使用前需要进行预处理，具体为：

将活性炭载体用10～20％的HNO₃溶液在室温下过量浸渍10～12h，然后洗涤至中性，于110℃下干燥12h备用。

所述方法还包括：

对制备得到的催化剂进行预硫化处理，具体为：

采用CO，SO₂和N₂对所述催化剂进行预硫化处理；其中，硫化时间为1.5～2.5h，硫化温度为400～600℃。

所制得的催化剂的比表面积为：800～1500m²/g。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，该方法所制备的催化剂适用于同时脱硫脱硝，且用硝酸预处理会使催化剂吸附能力增强、催化活化中心增多，预硫化可降低反应温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法流程示意图，所述方法包括：

步骤11：利用去离子水溶解活性组分Fe₂O₃的前驱体和助催化剂的前驱体，得到前驱体溶液；

具体实现中，所述助催化剂包括Y₂O₃、La₂O₃和CeO₂中的一种或多种。

步骤12：用所述活性组分前驱体溶液在室温下浸渍称量好的活性炭载体10～12h；

在该步骤中，活性炭载体在使用前需要进行预处理，具体过程为：

将活性炭载体用10～20％的HNO₃溶液在室温下过量浸渍10～12h，然后洗涤至中性，于110℃下干燥12h备用。

另外，上述所用去离子水的质量可以为活性炭载体质量的1.4～1.6倍。

步骤13：将浸渍好的活性炭载体置于110℃的干燥箱中干燥12h，之后在氮气保护下于450～550℃焙烧3～5h，使前驱体中的硝酸盐分解为氧化物；

步骤14：然后取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。

在该步骤中，最终所制得的催化剂的比表面积为：800～1500m²/g。

另外，在得到该催化剂后，对制备得到的催化剂进行预硫化处理，具体过程为：

采用CO，SO₂和N₂对所述催化剂进行预硫化处理；其中，硫化时间为1.5～2.5h，硫化温度为400～600℃。

具体实现中，上述所制得的催化剂适用于同时脱硫脱硝，采用CO作为还原剂，利用催化还原法将NO还原为N₂排入大气，SO₂还原为S单质回收利用，具体来说：

(1)用CO作为还原剂气体，反应器中气体组NO：SO₂：CO(体积分数)＝1:2:5.4。

(2)在常压固定床反应器中，模拟烟气的空速为6000～10000h^-1。

(3)操作温度为100～500℃。

上述脱硫脱硝转化率达到90％的反应温度为240～500℃，最高脱硫率为100％，最高脱硝率为99.2％，是一种适合中低温脱硫脱硝的催化剂。

下面以具体的实例对上述制备过程进行详细描述：

实施例1、10％Fe₂O₃2％Y₂O₃/AC

首先，称取20～40目AC500g置于玻璃容器中，加入配制好的10％HNO₃，使AC得以过量浸渍，浸渍12h后，用去离子水洗涤至中性，在干燥箱中于110℃干燥12h，取出冷却至室温，备用。

然后按照所做的催化剂的活性组分和助催化剂的负载量，准确称取2.5299g的Fe(NO₃)₃·9H₂O、0.3393g的Y(NO₃)₃·6H₂O，加入7ml去离子水配制成混合溶液；

准确称量5.0000g的预处理过的AC，浸渍到配好的混合溶液中，于室温下浸渍12h，得到浸渍好的活性炭后置于干燥箱110℃下干燥12h，然后在有氮气保护的管式焙烧炉中500℃焙烧4h，再取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。

进一步的，将制备好的催化剂置于常压固定床反应器中，配制气体组成为：1000ppmSO₂，2000ppmCO，其余为N₂预硫化2h，硫化温度为540℃。催化剂预硫化后，通入模拟气体组成为：1000ppmSO₂，500ppmNO，2700ppmCO，其余为N₂，空速为6000h^-1，240℃时二氧化硫转化率为100％，一氧化氮转化率为96.9％。

实施例2、10％Fe₂O₃2％La₂O₃/AC

首先，称取20～40目AC500g置于玻璃容器中，加入配制好的10％HNO₃，使AC得以过量浸渍，浸渍12h后，用去离子水洗涤至中性，在干燥箱中于110℃干燥12h，取出冷却至室温，备用。

然后按照所做的催化剂的活性组分和助催化剂的负载量，准确称取2.5299g的Fe(NO₃)₃·9H₂O、0.2658g的La(NO₃)₃·6H₂O，加入7ml去离子水配制成混合溶液；

准确称量5.0000g预处理好的AC，浸渍到配好的混合溶液中，于室温下浸渍12h，得到浸渍好的活性炭后置于干燥箱110℃下干燥12h，然后在有氮气保护的管式焙烧炉中500℃焙烧4h，再取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。

进一步的，将制备好的催化剂置于常压固定床反应器中，配制气体组成为：1000ppmSO₂，2000ppmCO，其余为N₂预硫化2h，硫化温度为550℃。催化剂预硫化后，通入模拟气体组成为：1000ppmSO₂，500ppmNO，2700ppmCO，其余为N₂，空速为6000h^-1。260℃时二氧化硫转化率为100％，一氧化氮转化率为91.4％。

实施例3、10％Fe₂O₃2％CeO₂/AC

首先，称取20～40目AC500g置于玻璃容器中，加入配制好的10％HNO₃，使AC得以过量浸渍，浸渍12h后，用去离子水洗涤至中性，在干燥箱中于110℃干燥12h，取出冷却至室温，备用。

然后按照所做的催化剂的活性组分和助催化剂的负载量，准确称取2.5299g的Fe(NO₃)₃·9H₂O、0.2523g的Ce(NO₃)₃·6H₂O，加入7ml去离子水配制成混合溶液；

准确称量5.0000g的预处理好的AC，浸渍到配好的混合溶液中，于室温下浸渍12h，得到浸渍好的活性炭后置于干燥箱110℃下干燥12h，然后在有氮气保护的管式焙烧炉中于500℃焙烧4h，再取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。

进一步的，将制备好的催化剂置于常压固定床反应器中，配制气体组成为：1000ppmSO₂，2000ppmCO，其余为N₂预硫化2h，硫化温度为540℃。催化剂预硫化后，通入模拟气体组成为：1000ppmSO₂，500ppmNO，2700ppmCO，其余为N₂，空速为6000h^-1，244℃时二氧化硫转化率为84.2％，一氧化氮转化率为90.9％。

综上所述，本发明实施例所述的制备方法具有如下优点：

(1)采用的原料来源广，容易获取，成本低。

(2)活性炭具有比表面积大、吸附能力好、机械强度高、含有丰富的含氧官能团等；对活性炭预处理可以增加其含氧官能团和含氮官能团，使催化剂吸附、催化活化中心增多。

(3)通过对制备完成的催化剂进行预硫化处理，可以降低真正起到催化活性的活性组分的活化能，从而降低反应温度。

(4)烟气中本身就含有未燃烧完全的CO，将其作为还原剂气体，可以减少费用，同时脱除烟气中的CO。

(5)该催化剂可制成蜂窝状等各种形状，可以减少床层阻力，克服粉尘阻塞。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

利用去离子水溶解活性组分Fe₂O₃的前驱体和助催化剂的前驱体，得到活性组分前驱体溶液；

用所述活性组分前驱体溶液在室温下浸渍称量好的活性炭载体10～12h；其中，所用去离子水的质量为活性炭载体质量的1.4～1.6倍；

将浸渍好的活性炭载体置于110℃的干燥箱中干燥12h，之后在氮气保护下于450～550℃焙烧3～5h，使前驱体中的硝酸盐分解为氧化物；

然后取出冷却至室温，得到所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂。

2.根据权利要求1所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，

所述助催化剂包括Y₂O₃、La₂O₃和CeO₂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性炭载体在使用前需要进行预处理，具体为：

将活性炭载体用10～20％的HNO₃溶液在室温下过量浸渍10～12h，然后洗涤至中性，于110℃下干燥12h备用。

4.根据权利要求1所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

对制备得到的催化剂进行预硫化处理，具体为：

采用CO，SO₂和N₂对所述催化剂进行预硫化处理；其中，硫化时间为1.5～2.5h，硫化温度为400～600℃。

5.根据权利要求1所述可对烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，

所制得的催化剂的比表面积为：800～1500m²/g。