CN106423181A - 一种烟气脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种烟气脱硝催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硝催化剂，采用新型的催化剂载体，该载体孔率较高，比表面积大，金属离子的负载性好。其中，钛是主要的催化成分，而不是像传统催化剂中作为载体使用。使用铈、铁、钛搭配作为催化剂有效成分，脱硝效果良好，对温度条件的要求较低，抗硫中毒效果好，该催化剂使用寿命长。

Description

一种烟气脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域，特别是涉及一种烟气脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
发电厂一般都采用煤炭作为动力来源，在发电过程中会产生大量的NOx、SOx和粉尘等有害物质，燃煤发电厂是NOx排放的主要来源之一。目前，我国发电厂对于燃烧产生的NOx的主要控制方法有燃烧前控制、燃烧中控制以及燃烧后控制：燃烧前控制是指使用低氮燃料，但是该方法成本较高，在工程中应用的较少；燃烧中控制是指改进燃烧方式和生产工艺，较低燃烧炉内NOx的生成量，虽然该方法费用较低，但炉内燃烧技术具有较大的局限性，NOx的控制效果不尽如人意；燃烧后控制是指在烟气排放前通过脱硝装置，将NOx转变为N2排放，该方法操作简单，成本低，脱硝效果良好，是使用最为广泛的脱硝手段。
燃煤发电厂的烟气脱硝可分为选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)和非选择性催化还原(NSCR)等。目前，选择性催化还原(SCR)是公认的最有效的烟气脱硝方法。在SCR脱硝过程中，催化剂是最核心的技术，其质量的好坏直接影响了烟气脱硝效率的高低。目前工业上使用较为广泛的催化剂为钒钛催化剂，此外，贵金属催化剂、金属催化剂等也受到了广泛的关注，国内外学者进行了大量的研究。
中国专利201010551886.0公开了一种SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法。该脱硝催化剂组份中包括载体二氧化钛，主要活性组份二氧化锰和助催化剂三氧化钨，以及将该脱硝催化剂粘接成颗粒的结构支撑材料三氧化二铝凝胶。其制备方法是以钨酸铵、醋酸锰为过渡组份，让它们先负载在二氧化钛上，再加入三氧化二铝凝胶粘结、并作为其结构支撑，然后经过成型制成催化剂颗粒；逐次烘干、焙烧、以进行活化的步骤，最后制得本发明的SCR烟气脱硝催化剂。该发明制备的催化剂可以在较广的温度条件下保持稳定，并保持良好的脱硝能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气脱硝催化剂，该催化剂的催化温度条件要求较低，可以进行低温催化脱除烟气中的NOx，使不易中毒，性能稳定，使用寿命长。
本发明的另一目的是提供该烟气脱硝催化剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种烟气脱硝催化剂，其特征在于，以重量份计，其制备原料包含以下成分：
铈盐16-58份，铁盐26-78份，钛酸四丁酯15-35份，
聚甲基丙烯酸甲酯15-27份，硅酸钠9-11份，
羧甲基纤维素钠3-7份，蒙脱土31.5-42份。
优选的，所述铈盐为硝酸铵铈或硝酸铈中的一种，优选为硝酸铈。
优选的，所述铁盐为硝酸铁或柠檬酸铁中的一种，优选为硝酸铁。
一种烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将铈盐16-58份，铁盐26-78份，钛酸四丁酯15-35份，溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，配置成混合溶液；
(2)将聚甲基丙烯酸甲酯15-27份，硅酸钠9-11份，羧甲基纤维素钠3-7份，蒙脱土31.5-42份搅拌均匀，将水滴加与混合物中并搅拌，在模具中定型后，充分干燥，之后煅烧5-6h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在60-75℃条件下超声浸泡3h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；
(3)将催化剂载体使用步骤(1)制备的混合液进行喷淋浸渍，之后在真空条件下将催化剂前驱体干燥后，将其在氦气保护下在450℃温度下煅烧3-4h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40-60目，既得所需催化剂。
优选的，所述步骤(2)中模具为半圆形模具。
优选的，所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为30-45％。
优选的，所述步骤(3)中喷淋浸渍的温度条件为60-80℃。
其中步骤(3)中的催化剂载体的浸渍采用等量浸渍法，其中配置金属盐溶液的用水量是可以根据现有技术预计的，在此不做详细描述。
本发明具有以下有益效果，采用新型的催化剂载体，该载体孔率较高，比表面积大，金属离子的负载性好。使用铈、铁、钛搭配作为催化剂有效成分，脱硝效果良好，对温度条件的要求较低，抗硫中毒效果好，该催化剂使用寿命长。其中，钛是主要的催化成分，而不是像传统催化剂中作为载体使用。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种烟气脱硝催化剂，以重量份计，其制备原料包含以下成分：
铈盐16份，铁盐26份，钛酸四丁酯15份，
聚甲基丙烯酸甲酯15份，硅酸钠9份，
羧甲基纤维素钠3份，蒙脱土31.5份。
所述铈盐为硝酸铵铈，所述铁盐为硝酸铁。
实施例2
一种烟气脱硝催化剂，以重量份计，其制备原料包含以下成分：
铈盐58份，铁盐78份，钛酸四丁酯35份，
聚甲基丙烯酸甲酯27份，硅酸钠11份，
羧甲基纤维素钠7份，蒙脱土42份。
所述铈盐为硝酸铈，所述铁盐为柠檬酸铁。
实施例3
一种烟气脱硝催化剂，以重量份计，其制备原料包含以下成分：
铈盐35份，铁盐50份，钛酸四丁酯25份，
聚甲基丙烯酸甲酯20份，硅酸钠10份，
羧甲基纤维素钠5份，蒙脱土38份。
所述铈盐为硝酸铈，所述铁盐为硝酸铁。
实施例4
一种烟气脱硝催化剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)将铈盐16份，铁盐26份，钛酸四丁酯15份，溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，配置成混合溶液；
(2)将聚甲基丙烯酸甲酯15份，硅酸钠9份，羧甲基纤维素钠3份，蒙脱土31.5份搅拌均匀，将水滴加与混合物中并搅拌，在模具中定型后，充分干燥，之后煅烧5h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在60℃条件下超声浸泡3h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；
(3)将催化剂载体使用步骤(1)制备的混合液进行喷淋浸渍，之后在真空条件下将催化剂前驱体干燥后，将其在氦气保护下在450℃温度下煅烧3h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40目，既得所需催化剂。
所述步骤(2)中模具为半圆形模具。所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为30％。所述步骤(3)中喷淋浸渍的温度条件为60℃。其中步骤(3)中的催化剂载体的浸渍采用等量浸渍法，其中配置金属盐溶液的用水量是可以根据现有技术预计的，在此不做详细描述。
制备的催化剂的比表面积为178.7m2/g，平均孔径为23.3nm。。
实施例5
一种烟气脱硝催化剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)将铈盐58份，铁盐78份，钛酸四丁酯35份，溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，配置成混合溶液；
(2)将聚甲基丙烯酸甲酯27份，硅酸钠11份，羧甲基纤维素钠7份，蒙脱土42份搅拌均匀，将水滴加与混合物中并搅拌，在模具中定型后，充分干燥，之后煅烧6h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在75℃条件下超声浸泡3h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；
(3)将催化剂载体使用步骤(1)制备的混合液进行喷淋浸渍，之后在真空条件下将催化剂前驱体干燥后，将其在氦气保护下在450℃温度下煅烧4h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为60目，既得所需催化剂。
所述步骤(2)中模具为半圆形模具。所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为45％。所述步骤(3)中喷淋浸渍的温度条件为80℃。其中步骤(3)中的催化剂载体的浸渍采用等量浸渍法，其中配置金属盐溶液的用水量是可以根据现有技术预计的，在此不做详细描述。
制备的催化剂的比表面积为180.6m2/g，平均孔径为23.6nm。。
实施例6
一种烟气脱硝催化剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)将铈盐35份，铁盐50份，钛酸四丁酯25份，溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，配置成混合溶液；
(2)将聚甲基丙烯酸甲酯20份，硅酸钠10份，羧甲基纤维素钠5份，蒙脱土38份搅拌均匀，将水滴加与混合物中并搅拌，在模具中定型后，充分干燥，之后煅烧5.5h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃条件下超声浸泡3h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；
(3)将催化剂载体使用步骤(1)制备的混合液进行喷淋浸渍，之后在真空条件下将催化剂前驱体干燥后，将其在氦气保护下在450℃温度下煅烧3.5h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为50目，既得所需催化剂。
所述步骤(2)中模具为半圆形模具。所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为40％。所述步骤(3)中喷淋浸渍的温度条件为70℃。其中步骤(3)中的催化剂载体的浸渍采用等量浸渍法，其中配置金属盐溶液的用水量是可以根据现有技术预计的，在此不做详细描述。
制备的催化剂的比表面积为192.6m2/g，平均孔径为24.8nm。

Claims (7)

1.一种烟气脱硝催化剂，其特征在于，以重量份计，其制备原料包含以下成分：
铈盐16-58份，铁盐26-78份，钛酸四丁酯15-35份，
聚甲基丙烯酸甲酯15-27份，硅酸钠9-11份，
羧甲基纤维素钠3-7份，蒙脱土31.5-42份。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述铈盐为硝酸铵铈或硝酸铈中的一种。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述铁盐为硝酸铁或柠檬酸铁中的一种。
4.一种烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将铈盐16-58份，铁盐26-78份，钛酸四丁酯15-35份，溶解于100份去离子水中，搅拌均匀，配置成混合溶液；
(2)将聚甲基丙烯酸甲酯15-27份，硅酸钠9-11份，羧甲基纤维素钠3-7份，蒙脱土31.5-42份搅拌均匀，将水滴加与混合物中并搅拌，在模具中定型后，充分干燥，之后煅烧5-6h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在60-75℃条件下超声浸泡3h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；
(3)将催化剂载体使用步骤(1)制备的混合液进行喷淋浸渍，之后在真空条件下将催化剂前驱体干燥后，将其在氦气保护下在
450℃温度下煅烧3-4h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40-60目，即得所需催化剂。
5.根据权利要求4所述的烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中模具为半圆形模具。
6.根据权利要求4所述的烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为30-45％。
7.根据权利要求4所述的烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中喷淋浸渍的温度条件为60-80℃。
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