CN108772072A - 一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法 - Google Patents

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张宾
王琼
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    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst

Abstract

本发明公开了一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，首先通过碳酸盐水溶液滴加到镍和锰的硝酸盐水溶液中制备镍锰复合氧化物，再在超临界反应釜中引入聚乙二醇、尼龙纤维的载体，最后旋转蒸发煅烧得复合催化剂，与现有技术相比具有以下优点：耐高温性能好，在高温条件下仍然具有优异的催化活性，环境友好程度高，不容易产生二次污染，减少烟气脱硝成本。

Description

一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法。
背景技术
氮氧化物包括多种化合物，但主要成分为一氧化氮和二氧化氮。人为活动排放的氮氧化合物主要是由燃料燃烧及化学工业生产所产生的，例如火力发电厂、化工厂、炼钢厂等有燃料燃烧的固定发生源和机动车等移动发生源。此外，工业生产过程及居民生活也会产生少量氮氧化合物。氮氧化合物不仅对人体和动植物有很强的毒害作用，还是形成酸雨、雾霾和光化学烟雾的主要原因，亦参与臭氧层的破坏。控制和治理氮氧化物的污染一直是国际环保领域的研究热点，目前文献报道的氮氧化物控制方法主要有选择性催化还原法、吸附法和吸收法等，控制固定源氮氧化物污染最有效、应用最广泛的是SCR脱硝技术。
在SCR后处理方法中，SC催化剂起着决定性的作用。目前此类催化剂通常是以堇青石蜂窝为载体，再在其上涂覆负载SCR催化涂层；或者将催化涂层添加粘结剂直接挤出成蜂窝载体结构。上述所用的催化剂涂层一般为钒基涂层，上述结构催化剂存在气体在催化剂表面停留时间较短、蜂窝状堇青石的导热性能较差的问题，而且该催化剂存在耐高温性差、易中毒、会对环境造成二次污染等缺点。
因此，开发新型材料、结构及环境友好型的复合催化剂，使其具有较高的耐高温性能，环境友好的优势在烟气脱硝方面具有广阔的应用前景。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，具有较好的耐热耐高温性能，高温条件下脱硝效率高，且环保实用。
技术方案：为达以上目的，本发明采取以下技术方案：一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)镍锰复合氧化物的制备：将碳酸盐水溶液滴加到镍和锰的硝酸盐水溶液中，剧烈搅拌3-4h，过滤，多次清洗以除去沉淀中残留的金属离子，沉淀在空气氛围100-110℃下干燥6-8h后，400-450℃下煅烧3.5-4.5h即制得所需镍锰复合氧化物；
(2)载体的引入：将聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物置入超临界反应釜中，打开超声装置，控制温度为150-250℃，压力为8-12MPa，反应15-18min后将离子液体由高压泵加压后进入反应釜中，继续反应10-20min；
(3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到粉体；
(4)将收集的粉末加入无水乙醇，在旋转蒸发仪内进行300-400℃的蒸发干燥2-3h得到复合催化剂初产物；
(5)将复合催化剂初产物在850-1000℃下煅烧1-2h，得所需复合催化剂。
更为优选的，步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为阳离子相同的盐溶液。
更进一步的，步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液优选钾盐。
更为优选的，步骤(1)中所述碳酸盐水溶液与硝酸盐水溶液的质量比为1:2。
更为优选的，步骤(1)中所述镍和锰的质量比为3:2。
更为优选的，步骤(2)中所述离子液体为烷基季铵盐类化合物离子液体。
更为优选的，步骤(2)中所述聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物三者的质量比为4:2:3。
更为优选的，步骤(4)中无水乙醇的添加量为粉末体积的2-3倍。
有益效果：本发明提供的一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：耐高温性能好，具有优异的催化活性，环境友好程度高，不容易产生二次污染。
具体实施方式
实施例1：
一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)镍锰复合氧化物的制备：将碳酸盐水溶液滴加到镍和锰的硝酸盐水溶液中，剧烈搅拌3h，过滤，多次清洗以除去沉淀中残留的金属离子，沉淀在空气氛围100℃下干燥8h后，400℃下煅烧4.5h即制得所需镍锰复合氧化物；
(2)载体的引入：将聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物置入超临界反应釜中，打开超声装置，控制温度为150℃，压力为8MPa，反应15min后将离子液体由高压泵加压后进入反应釜中，继续反应10min；
(3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到粉体；
(4)将收集的粉末加入无水乙醇，在旋转蒸发仪内进行300℃的蒸发干燥3h得到复合催化剂初产物；
(5)将复合催化剂初产物在850℃下煅烧2h，得所需复合催化剂。
步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为阳离子相同的盐溶液；所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为钾盐溶液；所述碳酸盐水溶液与硝酸盐水溶液的质量比为1:2；所述镍和锰的质量比为3:2；所述离子液体为烷基季铵盐类化合物离子液体；所述聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物三者的质量比为4:2:3；无水乙醇的添加量为粉末体积的2倍。
实施例2：
一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)镍锰复合氧化物的制备：将碳酸盐水溶液滴加到镍和锰的硝酸盐水溶液中，剧烈搅拌4h，过滤，多次清洗以除去沉淀中残留的金属离子，沉淀在空气氛围110℃下干燥6h后，450℃下煅烧3.5h即制得所需镍锰复合氧化物；
(2)载体的引入：将聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物置入超临界反应釜中，打开超声装置，控制温度为250℃，压力为12MPa，反应18min后将离子液体由高压泵加压后进入反应釜中，继续反应20min；
(3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到粉体；
(4)将收集的粉末加入无水乙醇，在旋转蒸发仪内进行400℃的蒸发干燥2h得到复合催化剂初产物；
(5)将复合催化剂初产物在1000℃下煅烧1h，得所需复合催化剂。
步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为阳离子相同的盐溶液；所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为钾盐溶液；所述碳酸盐水溶液与硝酸盐水溶液的质量比为1:2；所述镍和锰的质量比为3:2；所述离子液体为烷基季铵盐类化合物离子液体；所述聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物三者的质量比为4:2:3；无水乙醇的添加量为粉末体积的3倍。
实施例3：
一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)镍锰复合氧化物的制备：将碳酸盐水溶液滴加到镍和锰的硝酸盐水溶液中，剧烈搅拌3.5h，过滤，多次清洗以除去沉淀中残留的金属离子，沉淀在空气氛围105℃下干燥7h后，425℃下煅烧4h即制得所需镍锰复合氧化物；
(2)载体的引入：将聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物置入超临界反应釜中，打开超声装置，控制温度为200℃，压力为10MPa，反应16min后将离子液体由高压泵加压后进入反应釜中，继续反应15min；
(3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到粉体；
(4)将收集的粉末加入无水乙醇，在旋转蒸发仪内进行350℃的蒸发干燥2.5h得到复合催化剂初产物；
(5)将复合催化剂初产物在900℃下煅烧1.5h，得所需复合催化剂。
步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为阳离子相同的盐溶液；所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为钾盐溶液；所述碳酸盐水溶液与硝酸盐水溶液的质量比为1:2；所述镍和锰的质量比为3:2；所述离子液体为烷基季铵盐类化合物离子液体；所述聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物三者的质量比为4:2:3；无水乙醇的添加量为粉末体积的2.5倍。
取实施例1-对实施例3制备的复合催化剂和市售普通SCR催化剂作为对比例进行对比测试。
1)测试方法：催化剂在线活性测试于600MW机组SCR烟气脱硝系统上进行，采用SCR法，用液氨制备脱硝还原剂，每台炉布置一个SCR反应器，案子满负荷100％烟气处理设计脱硝装置，SCR催化剂进行四个平行试验，分别使用实施例1-实施例3以及对比例的催化剂，按“2+1”模式布置三层催化剂，脱硝装置主要设计参数为：机组负荷600MW；湿烟气量2345080m2/h；湿度10％；烟气温度600℃；采集数据，计算各催化剂脱硝效率，计算公式如下：
脱硝效率＝(反应器入口氮氧化物质量浓度-反应器入口氮氧化物质量浓度)/反应器入口氮氧化物质量浓度；
2)测试结果：
表1实施例1-3与对比例脱硝效率对比
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
脱硝效率 0.76 0.74 0.78 0.45
从表1可以看出，本发明制备的催化剂在高温条件下仍然具有0.75左右的脱硝效率，而对比例仅仅0.45，本发明制备的复合催化剂较对比例具有更优异的脱硝效率，耐高温性能佳。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)镍锰复合氧化物的制备：将碳酸盐水溶液滴加到镍和锰的硝酸盐水溶液中，剧烈搅拌3-4h，过滤，多次清洗以除去沉淀中残留的金属离子，沉淀在空气氛围100-110℃下干燥6-8h后，400-450℃下煅烧3.5-4.5h即制得所需镍锰复合氧化物；
(2)载体的引入：将聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物置入超临界反应釜中，打开超声装置，控制温度为150-250℃，压力为8-12MPa，反应15-18min后将离子液体由高压泵加压后进入反应釜中，继续反应10-20min；
(3)打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到粉体；
(4)将收集的粉末加入无水乙醇，在旋转蒸发仪内进行300-400℃的蒸发干燥2-3h得到复合催化剂初产物；
(5)将复合催化剂初产物在850-1000℃下煅烧1-2h，得所需复合催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液为阳离子相同的盐溶液。
3.如权利要求2所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述碳酸盐溶液和硝酸盐溶液优选钾盐。
4.根据权利要求1所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述碳酸盐水溶液与硝酸盐水溶液的质量比为1:2。
5.根据权利要求1所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述镍和锰的质量比为3:2。
6.根据权利要求1所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述离子液体为烷基季铵盐类化合物离子液体。
7.根据权利要求1所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述聚乙二醇、尼龙纤维、镍锰复合氧化物三者的质量比为4:2:3。
8.根据权利要求1所述的用于烟气脱硝的复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中无水乙醇的添加量为粉末体积的2-3倍。
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