CN106807358A - 一种耐高温scr烟气脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法，包括如下步骤：陶瓷粉体复合载体的制备；原料混炼；预挤出；陈腐；挤出；干燥；煅烧；模块组装；其中陶瓷粉体为SiC‑Al2O3复合载体，采用表面活性剂对SiC表面进行改性，并用Al2O3溶胶对SiC颗粒进行表面包覆。本发明的耐高温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，与现有技术相比，具有耐高温、工作温度窗口宽；比表面积大；催化活性高；寿命长的优点。

Description

一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
我国的能源结构以煤炭为主，燃煤电厂在生产过程中产生大量的粉尘、SOx、NOx和有害金属元素等。烟气中排放的氮氧化物(NOx)对环境的危害比硫化物更为严重，大气中的NOx能引起酸雨、光化学烟雾、地表水富营养化等破坏生态环境并危及人类健康的一系列问题。
选择性催化还原法(selective catalytic reduction，SCR)以其反应温度较低，净化率高，运行可靠，二次污染小等优点，在发达国家已成为脱除NOx的首选方法。在SCR技术中，催化剂是核心，其成本约占SCR系统总成本的20％～40％，催化剂的性能直接影响NOx的脱除效果。
传统用于除去氮氧化物的催化剂虽然在适宜温度范围内可以除去氮氧化物，但是，仍然存在催化剂难以适应高温，使用寿命短，制作过程不容易成型脱模，且孔隙度不理想等不足。部分适用于高温环境的催化剂存在比表面不大，脱硝效率不理想的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，可以适用于高温条件，比表面积大，使用寿命长，催化效率高。
本发明是通过以下技术方案解决上述问题的：
一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂，所述催化剂组成为：
进一步，为了提高复合材料的耐高温性能及催化剂的稳定性，陶瓷粉体为SiC-Al2O3复合载体。
进一步，为了提高催化剂的比表面积，SiC-Al2O3复合载体中，碳化硅粒径为100～500nm。
进一步，SiC-Al2O3复合载体中，SiC和Al2O3的质量比为2:1～3:1。
进一步，SiC-Al2O3复合载体的制备包括如下步骤：
(1)SiC表面改性：碳化硅粉体加入浓度为0.01～0.02mol/L十二烷基磷酯三乙醇胺的醇溶液中,60～80℃温度下搅拌4～6h，40～60℃真空干燥4～6h；
(2)SiC-Al2O3复合载体的制备：将上述改性后干燥SiC加入质量分数为4～8％的氯化铝水溶液中，20～30℃下搅拌均匀，再加入质量分数为15～25％的碳酸钠溶液，搅拌至溶液产生白色胶状沉淀，沉淀完全后，静置老化4～6h；
老化后沉淀物依次使用PH为8～9的碱性溶液和蒸馏水洗涤，洗涤完成后，40～70℃真空干燥，即得所述SiC-Al2O3复合载体。
一种制备耐高温SCR烟气脱硝催化剂的方法，包括如下步骤：将原料按照配方混炼；预挤出；陈腐；挤出；干燥；煅烧；模块组装。
进一步，为了使物料中水分更均匀，陈腐为在湿度40～50％下陈腐24～48h。
进一步，为了充分干燥催化剂，干燥为50～70℃干燥20～24h。
进一步，为了充分活化催化剂，煅烧为550～650℃煅烧30～33h。
与现有技术相比，本发明优点在于：
耐高温，比表面积大，催化活性高，寿命长；SCR脱硝催化剂中加入SiC-Al2O3复合载体，陶瓷粉体复合载体的加入提高了催化剂的耐高温性能和催化剂的稳定性；纳米级粉体的加入提高了催化剂的比表面积，从而拓宽了催化剂的工作温度窗口；二氧化锆的加入提高了催化剂的催化效率，二氧化铈提高了二氧化锆高温下的稳定性，从而延长了催化剂的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
(1)SiC-Al2O3复合载体的制备：取粒径为100nm的碳化硅粉体加入浓度为0.01mol/L的十二烷基磷酯酯三乙醇胺醇溶液中,60℃温度下搅拌4h，抽滤，依次使用乙醇和蒸馏水洗涤后，40℃真空干燥4h；
将上述改性后干燥粉体置于质量分数为4％的氯化铝水溶液中，20℃下搅拌均匀，再加入质量分数为15％的碳酸钠溶液，搅拌至溶液产生白色胶状沉淀，沉淀完全后，室温静置老化4h；
老化后沉淀物依次使用PH为8的弱碱性溶液和蒸馏水洗涤，分别洗涤4～5次，洗涤完成后，40℃真空干燥，即得所述SiC-Al2O3复合载体，其中SiC和Al2O3的质量比为2:1。
(2)催化剂的制备：混炼机中分别加入催化剂组成原料，其组分及质量分数分别为：步骤(1)中制备的SiC-Al2O3复合载体60wt％，三氧化钨20wt％，五氧化二钒2wt％，玻璃纤维5wt％，纸浆棉1wt％，硬脂酸2wt％，聚氧化乙烯3wt％，二氧化铈4wt％和二氧化锆3wt％，混炼均匀，预挤出；
为了使催化剂中水分更均匀，预挤出催化剂在湿度为50％条件下放置24h；再在混炼机中混炼，挤出；挤出原料再在50℃干燥箱中干燥20h，干燥后催化剂置于马弗炉中550℃下煅烧30h，自然冷却至室温，放置到催化剂模块箱中，组装催化剂模块，即得耐高温SCR烟气脱硝催化剂。
实施例2
(1)SiC-Al2O3复合载体的制备：取粒径为300nm的碳化硅粉体加入浓度为0.02mol/L的十二烷基磷酯酯三乙醇胺醇溶液中,70℃温度下搅拌5h，抽滤，依次使用乙醇和蒸馏水洗涤后，50℃真空干燥5h；
将上述改性后干燥粉体置于质量分数为6％的氯化铝水溶液中，25℃下搅拌均匀，再加入质量分数为20％的碳酸钠溶液，搅拌至产生白色胶状沉淀，沉淀完全后，室温静置老化5h；
老化后沉淀物依次使用PH为9的弱碱性溶液和蒸馏水洗涤，分别洗涤4～5次，洗涤完成后，50℃真空干燥，即得所述SiC-Al2O3复合载体，其中SiC和Al2O3的质量比为2.5:1。
(2)催化剂的制备：混炼机中分别加入催化剂组成原料，其组分及质量分数分别为：步骤(1)中制备的SiC-Al2O3复合载体65wt％，三氧化钨10wt％，五氧化二钒4wt％，玻璃纤维3wt％，纸浆棉3t％，硬脂酸3wt％，聚氧化乙烯3wt％，二氧化铈4wt％和二氧化锆5wt％，混炼均匀，预挤出；
为了使催化剂中水分更均匀，预挤出催化剂在湿度为45％条件下放置25h；再在混炼机中混炼，挤出；挤出原料再在60℃干燥箱中干燥22h，干燥后催化剂置于马弗炉中600℃下煅烧31h，自然冷却至室温，放置到催化剂模块箱中，组装催化剂模块，即得耐高温SCR烟气脱硝催化剂。
实施例3
(1)SiC-Al2O3复合载体的制备：取粒径为500nm的碳化硅粉体加入浓度为0.015mol/L的十二烷基磷酯酯三乙醇胺醇溶液中,80℃温度下搅拌6h，抽滤，依次使用乙醇和蒸馏水洗涤后，60℃真空干燥6h；
将上述改性后干燥粉体置于质量分数为8％的氯化铝水溶液中，30℃下搅拌均匀，再加入质量分数为20％的碳酸钠溶液，搅拌至产生白色胶状沉淀，沉淀完全后，室温静置老化6h；
老化后沉淀物依次使用PH为8.5的弱碱性溶液和蒸馏水洗涤，分别洗涤4～5次，洗涤完成后，70℃真空干燥，即得所述SiC-Al2O3复合载体，其中SiC和Al2O3的质量比为3:1。
(2)催化剂的制备：混炼机中分别加入催化剂组成原料，其组分及质量分数分别为：步骤(1)中制备的SiC-Al2O3复合载体70wt％，三氧化钨11wt％，五氧化二钒3wt％，玻璃纤维2wt％，纸浆棉5wt％，硬脂酸4wt％，聚氧化乙烯1wt％，二氧化铈2wt％和二氧化锆2wt％，混炼均匀，预挤出；
为了使催化剂中水分更均匀，预挤出催化剂在湿度为45％条件下放置48h；再在混炼机中混炼，挤出；挤出原料再在70℃干燥箱中干燥24h，干燥后催化剂置于马弗炉中650℃下煅烧33h，自然冷却至室温，放置到催化剂模块箱中，组装催化剂模块，即得耐高温SCR烟气脱硝催化剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂组成为：
2.根据权利要求1所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述陶瓷粉体为SiC-Al2O3复合载体。
3.根据权利要求2所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述SiC-Al2O3复合载体的制备包括如下步骤：
(1)SiC表面改性：碳化硅粉体加入浓度为0.01～0.02mol/L的十二烷基磷酯三乙醇胺醇溶液中,60～80℃温度下搅拌4～6h，40～60℃真空干燥4～6h；
(2)SiC-Al2O3复合载体的制备：将上述改性后干燥SiC加入质量分数为4～8％的氯化铝水溶液中，20～30℃下搅拌均匀，再加入质量分数为15～25％的碳酸钠溶液，搅拌至溶液产生白色胶状沉淀，沉淀完全，静置老化4～6h；
老化后沉淀物依次使用PH为8～9的碱性溶液和蒸馏水洗涤，洗涤完成后，40～70℃真空干燥，即得所述SiC-Al2O3复合载体。
4.根据权利要求2所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述碳化硅粒径为100～500nm。
5.根据权利要求2所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述SiC和Al2O3的质量比为2:1～3:1。
6.一种制备权利要求1所述耐高温SCR烟气脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料按照配方混炼；预挤出；陈腐；挤出；干燥；煅烧；模块组装。
7.根据权利要求6所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述陈腐为在湿度40～50％环境下陈腐24～48h。
8.根据权利要求6所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述陈腐为在湿度50％环境下陈腐24h。
9.根据权利要求6所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥为50～70℃干燥20～24h。
10.根据权利要求6所述一种耐高温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧为550～650℃煅烧30～33h。
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