CN106964377B - 一种柴油车尾气脱硝用scr催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂及其制备方法，包括载体、活性成分和助剂，所述载体为蜂窝陶瓷载体，所述活性成分为V2O5—WO3，所述助剂为氟化铝。本发明的柴油车尾气脱硝用SCR催化剂可降低SO2对催化剂活性的影响，提高催化剂脱硝效率。

Description

一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂及其制备方法，属于脱硝催化剂技术领域。
背景技术
氮氧化物(NOx)对大气的污染是一个世界性问题，随着中国汽车工业的发展中国的氮氧化物不断加剧。 研究表明，2010年，我国汽车NOx的排放量约为600万吨，其中占汽车保有总量不到5%的重型柴油车排放了74%左右的NOx。“十二五”规划要求到“十二五”末，氮氧化合物总量排放比2010年减少10%。根据环境保护部的相关专家预测，到“十二五”末，如果重型柴油车保有量不再增加，且其中有一半左右的尾气排放符合国Ⅳ排放标准，那么重型柴油车的NOx排放量将比2010年下降15%以上。根据这一推测来看，如果要实现“十二五”规划中NOx减排的约束性指标，并非遥不可及。
选择性催化还原（SCR, 即selective catalytic reduction）脱硝技术已经被证实是最有效的柴油车脱硝技术之一。SCR脱硝技术是指利用尾气中CO、烃类有机物为还原剂或添加新的还原剂，在氧浓度高出NOx两个数量级或是更高的情况下，把有毒的NOx气体优先还原为无毒的N2。
SCR技术最早是在1959年由美国Eegelhard公司发明的，1978年，首先在日本实现工业化，起初的脱硝催化剂采用的是Pt族贵金属催化剂，价格昂贵，不耐SO2中毒。目前已被V2O5/TiO2催化剂所代替，该催化剂具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定等优点。
虽然V2O5/TiO2催化剂具有以上的优点，但是该催化剂的温度窗口较窄，钒系催化剂的反应活性温度区间在300℃～400℃，V2O5易将SO2氧化为SO3，与逃逸的NH3、烟气中的水蒸气等反应生成硫酸氢铵，其粘性大，会在受热面沉积，造成催化剂活性降低。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足，提供了一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂，包括载体、活性成分和助剂，所述载体为蜂窝陶瓷载体，所述活性成分为V2O5—WO3，所述助剂为氟化铝。
进一步的，所述氟化铝的含量为蜂窝陶瓷载体质量的0.3~0.7%。
一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）配制氟化铝水溶液，将氟化铝盐溶解于60~80℃水中，配制成饱和溶液；
2）将蜂窝陶瓷载体在步骤1）配制的氟化铝水溶液中进行多次浸渍和干燥，以达到所要求的负载量；
3）将步骤2）中负载过氟化铝的蜂窝陶瓷载体进行煅烧，煅烧最高温度为1000~1200℃；
4）配制V2O5—WO3混合溶液，将钨酸铵、偏钒酸铵加入水中，在搅拌的同时加入草酸，配制成混合溶液；
5）将步骤3）中负载过氟化铝并经过煅烧和冷却后的蜂窝陶瓷载体在步骤4）的混合溶液中进行多次浸渍、干燥和焙烧，得到所需的催化剂。
进一步的，步骤3）中的煅烧最高温度为1100℃，且在1100℃的保温时间为2小时。
在实验中发现，氟化铝的添加可以起到抑制SO2向SO3转化的作用，在V2O5的催化作用下，SO2易与O2反应生成SO3，但氟化铝与O2吸附后，可以降低O2的活性，从而降低SO2的转化率，减少硫酸氢铵的生成，延长催化剂使用寿命。另一方面，氟化铝在熔融以后对AL2O3有较强的溶解性，在蜂窝陶瓷载体表面通过浸渍负载氟化铝，再经过高温煅烧，可以利用熔融氟化铝对陶瓷载体的表面进行渗透侵蚀，提高陶瓷载体的比表面积，利于后续V2O5—WO3活性成分的负载，可以提高脱硝SCR催化剂的催化效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）配制氟化铝水溶液，将氟化铝盐溶解于60~80℃水中，配制成饱和溶液；
2）将蜂窝陶瓷载体在步骤1）配制的氟化铝水溶液中进行多次浸渍和干燥，氟化铝的负载量为载体质量的0.3%；
3）将步骤2）中负载过氟化铝的蜂窝陶瓷载体进行煅烧，煅烧最高温度为1000℃，达到最高温度后保温2小时；
4）配制V2O5—WO3混合溶液，将钨酸铵、偏钒酸铵加入水中，在搅拌的同时加入草酸，配制成混合溶液；
5）将步骤3）中负载过氟化铝并经过煅烧和冷却后的蜂窝陶瓷载体在步骤4）的混合溶液中进行多次浸渍、干燥和焙烧，得到所需的催化剂。
实施例2
一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）配制氟化铝水溶液，将氟化铝盐溶解于60~80℃水中，配制成饱和溶液；
2）将蜂窝陶瓷载体在步骤1）配制的氟化铝水溶液中进行多次浸渍和干燥，氟化铝的负载量为载体质量的0.7%；
3）将步骤2）中负载过氟化铝的蜂窝陶瓷载体进行煅烧，煅烧最高温度为1200℃，达到最高温度后保温2小时；
4）配制V2O5—WO3混合溶液，将钨酸铵、偏钒酸铵加入水中，在搅拌的同时加入草酸，配制成混合溶液；
5）将步骤3）中负载过氟化铝并经过煅烧和冷却后的蜂窝陶瓷载体在步骤4）的混合溶液中进行多次浸渍、干燥和焙烧，得到所需的催化剂。
实施例3
一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）配制氟化铝水溶液，将氟化铝盐溶解于60~80℃水中，配制成饱和溶液；
2）将蜂窝陶瓷载体在步骤1）配制的氟化铝水溶液中进行多次浸渍和干燥，氟化铝的负载量为载体质量的0.5%；
3）将步骤2）中负载过氟化铝的蜂窝陶瓷载体进行煅烧，煅烧最高温度为1100℃，达到最高温度后保温2小时；
4）配制V2O5—WO3混合溶液，将钨酸铵、偏钒酸铵加入水中，在搅拌的同时加入草酸，配制成混合溶液；
5）将步骤3）中负载过氟化铝并经过煅烧和冷却后的蜂窝陶瓷载体在步骤4）的混合溶液中进行多次浸渍、干燥和焙烧，得到所需的催化剂。
催化剂脱硝活性测试：使用实施例3的催化剂，在实验模拟尾气条件下，以NH3为还原剂，NO初始浓度为500ppm，SO2初始浓度为800ppm，O2为5％(V/V)，以N2为载体，空速控制在5000h-1，氮氧化物的去除效果见表1：
表1：催化剂在SO2影响下的氮氧化物脱除率
反应温度℃ 300 350 380 400 450 480
脱硝率％ 92 94 96 98 94 93

Claims (2)

1.一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）配制氟化铝水溶液，将氟化铝盐溶解于60~80℃水中，配制成饱和溶液；
2）将蜂窝陶瓷载体在步骤1）配制的氟化铝水溶液中进行多次浸渍和干燥，氟化铝的负载量为载体质量的0.3~0.7%；
3）将步骤2）中负载过氟化铝的蜂窝陶瓷载体进行煅烧，煅烧温度为1000~1200℃；
4）配制V2O5—WO3混合溶液，将钨酸铵、偏钒酸铵加入水中，在搅拌的同时加入草酸，配制成混合溶液；
5）将步骤3）中负载过氟化铝并经过煅烧和冷却后的蜂窝陶瓷载体在步骤4）的混合溶液中进行多次浸渍、干燥和焙烧，得到所需的催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种柴油车尾气脱硝用SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤3）中的煅烧温度为1100℃，且在1100℃的保温时间不少于2小时。
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