CN108479794A - 一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂以氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钙和氧化钡中的一种或者多种为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；过渡金属为氧化铅、氧化铈、氧化锑、氧化铁、氧化锰和氧化钴中的一种或多种混合物；载体和助剂的质量比为：载体占78％～82％，助剂占18％～22％。本发明的催化剂不仅具有良好的低温催化活性，而且抗硫抗水中毒能力强。

Description

一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，尤其是一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着雾霾天气的频发，国家环保力度不断加大。选择性催化还原(SCR)技术是目前烟气脱硝领域最为成熟且脱硝效率最高的一种方法，在燃煤电厂烟气脱硝等领域得到大规模应用。
现有技术中，由于某些行业如焦化等烟气的烟温偏低，一般在260～300℃，有的甚至在200℃左右，燃煤发电由于全负荷脱硝和灵活调峰的需要，也会出现200℃的低温情况。而传统燃煤电厂用脱硝催化剂的工作温度窗口一般在300～420℃之间，不适用于烟温偏低烟气脱硝。在这样的烟气温度条件下，如果直接采用电厂烟气脱硝的催化剂进行脱硝，不仅效率低，难以满足国家排放标准要求，同时催化剂的寿命也很短，运行成本很高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法，其不仅具有良好的低温催化活性，而且抗硫抗水中毒能力强。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂，以氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钙和氧化钡中的一种或者多种为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；所述过渡金属为氧化铅、氧化铈、氧化锑、氧化铁、氧化锰和氧化钴中的一种或多种混合物；所述载体和助剂的质量比为：载体占78％～82％，助剂占18％～22％。
进一步，在浸渍法制备脱硝催化剂中，采用的浸渍液以质量百分比计为：催化剂粉末占30％～40％，粘结剂占10％～15％，甲醇占20％～25％，水占25％～30％。
进一步，上述催化剂粉末为3V/TiO2系脱硝催化剂粉末。
本发明还提出一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)首先，用热水配制草酸溶液，在草酸溶液中加入偏钒酸铵；然后通过搅拌均匀后得到溶液A；
2)其次，配制助剂溶液B，其中含质量浓度为5.0％～7.0％氧化铈、1％～2％氧化锑、4.0％～6.0％氧化铁、2.0％～4.0％氧化锰，其余为水；
3)再次，将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀后得到浸渍液；
4)最后，将浸渍液加入称量好的载体粉末中，充分搅拌并经过干燥、焙烧、研磨后得到催化剂粉末。
进一步，以上步骤1)中，所述草酸溶液的质量浓度为：18％～20％，偏钒酸铵的加入量是草酸溶液质量的8％～10％。
进一步，以上用100℃热水配制草酸溶液。
本发明还提出一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂单元的制备方法，其特征在于，选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，先制作玻璃纤维加固的TiO2基板，再把基板放到低温催化剂粉末溶液中浸泡，使活性成分均匀吸附在基板上。具体包括以下步骤：
(a)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，将骨架材料通过成型工艺制造成波纹板，再和平板叠装成单元；
(e)将制作好的单元进行粘结剂一次浸渍液浸渍，浸渍液为85％粘结剂、10％钛白粉、5％JDG10的混合液；
(f)将制作好的单元进行催化剂粉末溶液浸渍；
(g)将浸渍好的单元在烧结炉煅烧后进行边缘硬化处理，处理完成后得到催化剂单元。
进一步，以上步骤(c)中，浸渍液以质量百分比计，为37.5％低温催化剂粉末、7.5％粘结剂、30％甲醇和25％水的混合液。
进一步，以上步骤(d)中，浸渍好的单元在烧结炉煅烧9个小时。
本发明具有以下有益效果：
本发明的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂及其制备方法，使波纹式脱硝催化剂打入低温脱硝领域，催化剂具有较高活性，且抗硫抗水中毒能力强，将波纹式脱硝催化剂的应用范围从电力、工业锅炉行业拓展至低温烟气脱硝行业，如焦化等。
进一步的，本发明制备SCR波纹式脱硝催化剂，可在低温烟气条件下(180～300℃)具有较高活性，且抗硫抗水中毒能力强，对于波纹式脱硝催化剂在低温脱硝领域的推广、应用具有重要意义。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述：
本发明首先提出一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂：以氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钙和氧化钡中的一种或者多种为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；所述过渡金属为氧化铅、氧化铈、氧化锑、氧化铁、氧化锰和氧化钴中的一种或多种混合物；所述载体和助剂的质量比为：载体占78％～82％，助剂占18％～22％。在浸渍法制备脱硝催化剂中，采用的浸渍液以质量百分比计为：催化剂粉末占30％～40％，粘结剂占10％～15％，甲醇占20％～25％，水占25％～30％。在本发明的最佳实施例中，催化剂粉末为3V/TiO2系脱硝催化剂粉末。
以上适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)首先，用热水配制草酸溶液，在草酸溶液中加入偏钒酸铵；然后通过搅拌均匀后得到溶液A；所述草酸溶液的质量浓度为：18％～20％，偏钒酸铵的加入量是草酸溶液质量的8％～10％。用100℃热水配制草酸溶液。
2)其次，配制助剂溶液B，其中含质量浓度为5.0％～7.0％氧化铈、1％～2％氧化锑、4.0％～6.0％氧化铁、2.0％～4.0％氧化锰，其余为水；
3)再次，将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀后得到浸渍液；
4)最后，将浸渍液加入称量好的载体粉末中，充分搅拌并经过干燥、焙烧、研磨后得到催化剂粉末。
本发明还提出一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂单元的制备方法：该方法是选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，先制作玻璃纤维加固的TiO2基板，再把基板放到低温催化剂粉末溶液中浸泡，使活性成分均匀吸附在基板上。具体包括以下步骤：
(a)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，将骨架材料通过成型工艺制造成波纹板，再和平板叠装成单元；
(b)将制作好的单元进行粘结剂一次浸渍液浸渍，浸渍液为85％粘结剂、10％钛白粉、5％JDG10的混合液；
(c)将制作好的单元进行催化剂粉末溶液浸渍；浸渍液以质量百分比计，为37.5％低温催化剂粉末、7.5％粘结剂、30％甲醇和25％水的混合液。
(d)将浸渍好的单元在烧结炉煅烧后进行边缘硬化处理，处理完成后得到催化剂单元。浸渍好的单元在烧结炉煅烧9个小时。
实施例1
本实施例适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂：以氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钙和氧化钡中的一种为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；过渡金属为氧化铅、氧化铈、氧化锑、氧化铁、氧化锰和氧化钴中的一种；载体和助剂的质量比为：载体占78％，助剂占22％。在浸渍法制备脱硝催化剂中，采用的浸渍液以质量百分比计为：催化剂粉末占30％，粘结剂占15％，甲醇占25％，水占30％。催化剂粉末为3V/TiO2系脱硝催化剂粉末。
本实施例适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)首先，用热水配制草酸溶液，在草酸溶液中加入偏钒酸铵；然后通过搅拌均匀后得到溶液A；所述草酸溶液的质量浓度为：18％，偏钒酸铵的加入量是草酸溶液质量的10％。用100℃热水配制草酸溶液。
2)其次，配制助剂溶液B，其中含质量浓度为5.0％氧化铈、1％氧化锑、4.0％氧化铁、2.0％氧化锰，其余为水；
3)再次，将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀后得到浸渍液；
4)最后，将浸渍液加入称量好的载体粉末中，充分搅拌并经过干燥、焙烧、研磨后得到催化剂粉末。
实施例2
本实施例适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂：以氧化钛和氧化镁的混合物为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；过渡金属为氧化铅和氧化铈的混合物；载体和助剂的质量比为：载体占82％，助剂占18％。在浸渍法制备脱硝催化剂中，采用的浸渍液以质量百分比计为：催化剂粉末占40％，粘结剂占10％，甲醇占20％，水占30％。催化剂粉末为3V/TiO2系脱硝催化剂粉末。
本实施例适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)首先，用热水配制草酸溶液，在草酸溶液中加入偏钒酸铵；然后通过搅拌均匀后得到溶液A；所述草酸溶液的质量浓度为：18％，偏钒酸铵的加入量是草酸溶液质量的10％。用100℃热水配制草酸溶液。
2)其次，配制助剂溶液B，其中含质量浓度为7.0％氧化铈、2％氧化锑、6.0％氧化铁、4.0％氧化锰，其余为水；
3)再次，将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀后得到浸渍液；
4)最后，将浸渍液加入称量好的载体粉末中，充分搅拌并经过干燥、焙烧、研磨后得到催化剂粉末。
实施例3
本实施例适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂：以氧化钛、氧化镁和氧化锆的混合物为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；过渡金属为氧化铅和氧化铈的混合物；载体和助剂的质量比为：载体占80％，助剂占20％。在浸渍法制备脱硝催化剂中，采用的浸渍液以质量百分比计为：催化剂粉末占35％，粘结剂占13％，甲醇占23％，水占29％。催化剂粉末为3V/TiO2系脱硝催化剂粉末。
本实施例适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
1)首先，用热水配制草酸溶液，在草酸溶液中加入偏钒酸铵；然后通过搅拌均匀后得到溶液A；所述草酸溶液的质量浓度为：19％，偏钒酸铵的加入量是草酸溶液质量的9％。用100℃热水配制草酸溶液。
2)其次，配制助剂溶液B，其中含质量浓度为6.0％氧化铈、1.5％氧化锑、5.0％氧化铁、3.0％氧化锰，其余为水；
3)再次，将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀后得到浸渍液；
4)最后，将浸渍液加入称量好的载体粉末中，充分搅拌并经过干燥、焙烧、研磨后得到催化剂粉末。
综上所述，本发明选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，将其通过成型工艺制造成波纹板，再和一定尺寸的平板叠装成单元；将制作好的单元进行粘结剂一次浸渍液浸渍，然后将制作好的单元进行催化剂粉末溶液浸渍，并将浸渍好的单元在烧结炉煅烧后进行边缘硬化处理。本发明所制作的催化剂单元可在低温(180℃～300℃)烟气中使用，仍有较高活性。

Claims (10)

1.一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂，其特征在于，以氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钙和氧化钡中的一种或者多种为载体，以过度金属氧化物为助剂，采用浸渍法制备脱硝催化剂；所述过渡金属为氧化铅、氧化铈、氧化锑、氧化铁、氧化锰和氧化钴中的一种或多种混合物；所述载体和助剂的质量比为：载体占78％～82％，助剂占18％～22％。
2.根据权利要求1所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂，其特征在于，在浸渍法制备脱硝催化剂中，采用的浸渍液以质量百分比计为：催化剂粉末占30％～40％，粘结剂占10％～15％，甲醇占20％～25％，水占25％～30％。
3.根据权利要求2所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂粉末为3V/TiO2系脱硝催化剂粉末。
4.一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)首先，用热水配制草酸溶液，在草酸溶液中加入偏钒酸铵；然后通过搅拌均匀后得到溶液A；
2)其次，配制助剂溶液B，其中含质量浓度为5.0％～7.0％氧化铈、1％～2％氧化锑、4.0％～6.0％氧化铁、2.0％～4.0％氧化锰，其余为水；
3)再次，将溶液A和溶液B混合并搅拌均匀后得到浸渍液；
4)最后，将浸渍液加入称量好的载体粉末中，充分搅拌并经过干燥、焙烧、研磨后得到催化剂粉末。
5.根据权利要求4所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述草酸溶液的质量浓度为：18％～20％，偏钒酸铵的加入量是草酸溶液质量的8％～10％。
6.根据权利要求5所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，用100℃热水配制草酸溶液。
7.一种适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂单元的制备方法，其特征在于，选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，先制作玻璃纤维加固的TiO2基板，再把基板放到低温催化剂粉末溶液中浸泡，使活性成分均匀吸附在基板上。
8.根据权利要求6所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂单元的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(a)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，将骨架材料通过成型工艺制造成波纹板，再和平板叠装成单元；
(b)将制作好的单元进行粘结剂一次浸渍液浸渍，浸渍液为85％粘结剂、10％钛白粉、5％JDG10的混合液；
(c)将制作好的单元进行催化剂粉末溶液浸渍；
(d)将浸渍好的单元在烧结炉煅烧后进行边缘硬化处理，处理完成后得到催化剂单元。
9.根据权利要求8所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂单元的制备方法，其特征在于，步骤(c)中，浸渍液以质量百分比计，为37.5％低温催化剂粉末、7.5％粘结剂、30％甲醇和25％水的混合液。
10.根据权利要求8所述的适用于低温烟气的波纹式脱硝催化剂单元的制备方法，其特征在于，步骤(d)中，浸渍好的单元在烧结炉煅烧9个小时。
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