CN108479795A - 一种脱硫脱硝催化剂及制作工艺 - Google Patents

一种脱硫脱硝催化剂及制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种燃煤脱硫脱硝的催化剂及制作工艺。该催化剂以活性炭为载体，还包括V2O3、CoO、MnO中的至少一种。该催化剂的制作工艺是①将活性炭经过硝酸浸渍②将通过浸渍硝酸的活性炭依次浸渍偏钒酸铵溶液、硝酸锰溶液、硝酸钴溶液③通过干燥、蒸发去水份④经干燥、焙烧、活化制成催化剂，通过该工艺制成的催化剂，原料产品采购方便，降低成本，能够再生产循环使用，脱硫90％，脱硝87％，使用效果好。

Description

一种脱硫脱硝催化剂及制作工艺
技术领域
本发明涉及脱硫脱硝催化剂技术领域，特别是涉及一种燃煤锅炉烟气排放系统的脱硫脱硝催化剂及其制作工艺。
背景技术
目前在全球范围内，自蒸汽机发明以来，煤等石化燃料的燃烧，工业氮气和汽车尾气的排放，使大气质量日益加重，严重危害生态系统和人体健康。其中大气中SO2的排放、NO、NO2的排放是大气的主要污染物。
目前采用的脱硫脱硝法有石膏法、海水脱硫法、氨吸收法、旋转喷雾干燥法、炉膛干粉喷射法、电子活化氧化法、活性炭法、铝基铜法等等。有些方法比如石膏法产生的废物容易产生二次污染，电子活化氧化法运行成本高，难以在大面积推广。
发明内容
本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种脱硫脱硝催化剂及制作工艺。该催化剂原料采购易得、价格低、脱硫脱硝效率高。可以再生循环利用，无二次污染。
本发明的一种脱硫脱硝催化剂及制作工艺技术方案为，一种脱硫脱硝催化剂，以活性炭为载体，还包括V2O3、CoO、MnO中的至少一种作为有效成分。有效成分例如氧化锰先与二氧化硫起反应生成硫酸锰，硫酸锰又能促使氮化物转化成氮气和水，然后硫酸锰又还原成氧化锰和副产品硫酸。
活性炭重量百分比为77-96％，有效成分重量百分比为4-23％。
活性炭重量百分比为77-96％，V2O3重量百分比为2％-5％、CoO重量百分比为1-9％、MnO重量百分比为1-9％。
所述的活性炭及催化成分颗粒直径都小于200um。
所述的活性炭为用硝酸浸渍后的改良活性炭。
所述的一种脱硫脱硝催化剂的制作工艺，步骤如下：
(1)将活性炭全部浸渍于硝酸液体中，静置时间2～3小时；
(2)将硝酸浸渍的活性炭过滤冲洗至冲洗液pH＝7，然后蒸干，得到改良活性炭；
(3)将改良的活性炭依次浸渍于含有V5+、Mn2+、Ca2+的盐溶液中，浸渍，蒸干、焙烧得到脱硫脱硝催化剂。
步骤(1)中，硝酸体积浓度20-60％。
步骤(2)中，蒸干温度小于110℃。
步骤(3)中，先用偏釩酸铵，草酸混合溶液浸渍时间6-8小时，蒸干、焙烧；然后用硝酸锰溶液浸渍时间6-8小时，蒸干，焙烧，最后用硝酸钴溶液浸渍时间6-8小时，蒸干焙烧。
步骤(3)中，浸渍后，用水浴方式蒸干液相，然后在氮气环境下焙烧；焙烧升温速度为3℃-6℃/min,焙烧的温度在300℃-700℃，在500度时静置1-3小时，开始降温，降温速度8℃-10℃/min，至常温，得到脱硫脱硝催化剂。
本发明的有益效果为：
1)本发明原料偏釩酸铵、硝酸锰、硝酸钴原料来源广泛，价格低，制作成本低。
2)本发明制作的催化剂，比表面积大，具有较好的脱硫脱硝效果。在实验中，脱硫脱硝效率均可达到90％左右。
3)催化剂稳定，不易分解，不需要水，减少了水耗，较长时间保持活性。
4)在催化过程中反应机理是：首先吸收SO2生成硫酸盐。生成的硫酸盐还能促进NO、NO2的反应起到脱硝作用，将大量的SO2催化转移进入再生系统再生。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
(1)称取90g活性炭置放于20％硝酸溶液中静置2小时，然后用水冲洗使冲洗液pH＝7，得改良活性炭；
(2)称取偏钒酸铵2.6克加去离子水加草酸7ml-10ml,制成偏钒酸铵草酸混合溶液，然后将活性炭放置于偏钒酸铵草酸混合溶液中静置8小时，然后蒸干。蒸干方法用水浴蒸干(以下涉及的蒸干同为水浴蒸干)，温度不大于110℃。
(3)将步骤(2)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(4)称取硝酸锰Mn(N O3)2〃4H2O 14.3g加去离子水配制成硝酸锰溶液，然后将步骤(3)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，温度不大于110℃。
(5)将步骤(4)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(6)称取硝酸钴Co(N O3)2〃6H2O 11.6g加去离子水配制成硝酸钴溶液，将步骤(5)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，蒸干温度不大于110℃。
(7)将步骤(6)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，然后在500℃下静置3小时降至常温，降温速度8℃-10℃/min得到脱硫脱硝催化剂样品1。
取适量催化剂样品1置于固定床反应器中，常压下通入模拟烟气，空速4000ml/g.h，烟气成份2000PPm SO2，NOx成分500PPm，其他为氮气，反应温度由温控仪控制在80℃-300℃，当反应温度在200℃时间1.0小时，由烟气分析仪、红外检测仪测试，结果计算得脱硫率91.6％。脱硝率89.7％。
实施例2
(1)称取90g活性炭置放于30％硝酸溶液中静置2小时，然后用水冲洗使冲洗液pH＝7，得改良活性炭；
(2)称取偏钒酸铵2.6克加去离子水加草酸7ml-10ml,制成偏钒酸铵草酸混合溶液，然后将活性炭放置于偏钒酸铵草酸混合溶液中静置8小时，然后蒸干。蒸干方法用水浴蒸干(以下涉及的蒸干同为水浴蒸干)，温度不大于110℃。
(3)将步骤(2)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(4)称取硝酸锰Mn(N O3)2〃4H2O 25.7g加去离子水配制成硝酸锰溶液，然后将步骤(3)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，温度不大于110℃。
(5)将步骤(4)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(6)称取硝酸钴Co(N O3)2〃6H2O 3.9g加去离子水配制成硝酸钴溶液，将步骤(5)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，蒸干温度不大于110℃。
(7)将步骤(6)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，然后在500℃下静置3小时降至常温，降温速度8℃-10℃/min得到脱硫脱硝催化剂样品2。
取适量催化剂样品2置于固定床反应器中，常压下通入模拟烟气，空速4000ml/g.h，烟气成份2000PPm SO2，NOx成分500PPm，其他为氮气，反应温度由温控仪控制在80℃-300℃，当反应温度在200℃时间1.0小时，由烟气分析仪、红外检测仪测试，结果计算得脱硫率93.5％。脱硝率82.8％。
实施例3
(1)称取90g活性炭置放于40％硝酸溶液中静置2小时，然后用水冲洗使冲洗液pH＝7，得改良活性炭；
(2)称取偏钒酸铵3.9克加去离子水加草酸12ml-15ml,制成偏钒酸铵草酸混合溶液，然后将活性炭放置于偏钒酸铵草酸混合溶液中静置8小时，然后蒸干。蒸干方法用水浴蒸干(以下涉及的蒸干同为水浴蒸干)，温度不大于110℃。
(3)将步骤(2)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(4)称取硝酸锰Mn(N O3)2〃4H2O 8.6g加去离子水配制成硝酸锰溶液，然后将步骤(3)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，温度不大于110℃。
(5)将步骤(4)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(6)称取硝酸钴Co(N O3)2〃6H2O 15.6g加去离子水配制成硝酸钴溶液，将步骤(5)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，蒸干温度不大于110℃。
(7)将步骤(6)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，然后在500℃下静置3小时降至常温，降温速度8℃-10℃/min得到脱硫脱硝催化剂样品3。
取适量催化剂样品3置于固定床反应器中，常压下通入模拟烟气，空速4000ml/g.h，烟气成份2000PPm SO2，NOx成分500PPm，其他为氮气，反应温度由温控仪控制在80℃-300℃，当反应温度在200℃时间1.0小时，由烟气分析仪、红外检测仪测试，结果计算得脱硫率86.3％。脱硝率80.2％。
实施例4
(1)称取90g活性炭置放于50％硝酸溶液中静置2小时，然后用水冲洗使冲洗液pH＝7，得改良活性炭；
(2)称取偏钒酸铵1.3克加去离子水加草酸3ml-5ml,制成偏钒酸铵草酸混合溶液，然后将活性炭放置于偏钒酸铵草酸混合溶液中静置8小时，然后蒸干。蒸干方法用水浴蒸干(以下涉及的蒸干同为水浴蒸干)，温度不大于110℃。
(3)将步骤(2)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(4)称取硝酸锰Mn(N O3)2〃4H2O 8.6g加去离子水配制成硝酸锰溶液，然后将步骤(3)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，温度不大于110℃。
(5)将步骤(4)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(6)称取硝酸钴Co(N O3)2〃6H2O 23.4g加去离子水配制成硝酸钴溶液，将步骤(5)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，蒸干温度不大于110℃。
(7)将步骤(6)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，然后在500℃下静置3小时降至常温，降温速度8℃-10℃/min得到脱硫脱硝催化剂样品4。
取适量催化剂样品4置于固定床反应器中，常压下通入模拟烟气，空速4000ml/g.h，烟气成份2000PPm SO2，NOx成分500PPm，其他为氮气，反应温度由温控仪控制在80℃-300℃，当反应温度在200℃时间1.0小时，由烟气分析仪、红外检测仪测试，结果计算得脱硫率94.3％。脱硝率86.7％。
实施例5
(1)称取90g活性炭置放于60％硝酸溶液中静置2小时，然后用水冲洗使冲洗液pH＝7，得改良活性炭；
(2)称取偏钒酸铵7.8克加去离子水加草酸20ml-25ml,制成偏钒酸铵草酸混合溶液，然后将活性炭放置于偏钒酸铵草酸混合溶液中静置8小时，然后蒸干。蒸干方法用水浴蒸干(以下涉及的蒸干同为水浴蒸干)，温度不大于110℃。
(3)将步骤(2)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(4)称取硝酸锰Mn(N O3)2〃4H2O 5.4g加去离子水配制成硝酸锰溶液，然后将步骤(3)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，温度不大于110℃。
(5)将步骤(4)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，升温速度4℃-6℃度/min，在500度时静置3小时。
(6)称取硝酸钴Co(N O3)2〃6H2O 7.8g加去离子水配制成硝酸钴溶液，将步骤(5)得到的产品放置于该溶液中静置8小时，而后蒸干，蒸干温度不大于110℃。
(7)将步骤(6)得到的产品在氮气氛围下进行焙烧，焙烧温度300-700℃，然后在500℃下静置3小时降至常温，降温速度8℃-10℃/min得到脱硫脱硝催化剂样品5。
取适量催化剂样品5置于固定床反应器中，常压下通入模拟烟气，空速4000ml/g.h，烟气成份2000PPm SO2，NOx成分500PPm，其他为氮气，反应温度由温控仪控制在80℃-300℃，当反应温度在200℃时间1.0小时，由烟气分析仪、红外检测仪测试，结果计算得脱硫率90.2％。脱硝率86.0％。
以上实施例1-5实验数据汇总如下表所示：
实验数据汇总
通过实验得出结论：本脱硫脱硝催化剂能够达到工业应用的要求。

Claims (10)

1.一种脱硫脱硝催化剂，其特征在于，以活性炭为载体，还包括V2O3、CoO、MnO中的至少一种作为有效成分。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝催化剂，其特征在于，活性炭重量占比为77-96％，有效成分重量占比为4-23％。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝催化剂，其特征在于，活性炭重量百分比为77-96％，V2O3重量百分比为2％-5％、CoO重量百分比为1-9％、MnO重量百分比为1-9％。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝催化剂，其特征在于，所述的活性炭及催化成分颗粒直径都小于200um。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫脱硝催化剂，其特征在于，所述的活性炭为用硝酸浸渍后的改良活性炭。
6.如权利要求1所述的一种脱硫脱硝催化剂的制作工艺，其特征在于，
(1)将活性炭全部浸渍于硝酸液体中，静置时间2～3小时；
(2)将硝酸浸渍的活性炭过滤冲洗至冲洗液pH＝7，然后蒸干，得到改良活性炭；
(3)将改良的活性炭依次浸渍于含有V5+、Mn2+、Ca2+的盐溶液中，浸渍，蒸干、焙烧得到脱硫脱硝催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种脱硫脱硝催化剂的制作工艺，其特征在于，步骤(1)中，硝酸浓度20-60％。
8.根据权利要求6所述的一种脱硫脱硝催化剂的制作工艺，其特征在于，步骤(2)中，蒸干温度小于110℃。
9.根据权利要求6所述的一种脱硫脱硝催化剂的制作工艺，其特征在于，步骤(3)中，先用偏釩酸铵，草酸混合溶液浸渍时间6-8小时，蒸干、焙烧；然后用硝酸锰溶液浸渍时间6-8小时，蒸干，焙烧，最后用硝酸钴溶液浸渍时间6-8小时，蒸干焙烧。
10.根据权利要求6所述的一种脱硫脱硝催化剂的制作工艺，其特征在于，步骤(3)中，浸渍后，用水浴方式蒸干液相，然后在氮气环境下焙烧；焙烧升温速度为3℃-6℃/min,焙烧的温度在300℃-700℃，开始降温，降温速度8℃-10℃/min，至常温，得到脱硫脱硝催化剂。
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