CN109647502A - 一种新型低温脱硝催化剂的制备及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型的脱硝催化剂的制备方法及应用。利用浸渍法制备的传统的催化剂主要由三部分组成，包括催化剂的活性组分、助剂和载体。并且受载体比表面积和孔体积等载体物理性质的影响，活性组分在载体表面的负载并不均匀，极易造成团聚，从而影响催化剂的性能。本发明所述的催化剂利用离子交换技术，将活性组分的前驱体（一般为硝酸盐）与煅烧后的H‑β分子筛混合，在80oC水浴、空气中搅拌4 h,然后经过多次水洗，过滤，烘干和煅烧，最后制成催化剂。本发明提供的催化剂具有活性和选择性高，活性组分负载高，制备简单，低温活性高等特点。

Description

一种新型低温脱硝催化剂的制备及应用
技术领域
本发明属于多相催化技术领域，具体涉及一种新型低温脱硝催化剂的制备和应用。
背景技术
在我国的煤炭消费中，80%的煤炭被用做动力用煤，直接用于燃烧产生热能和动力，但煤炭是一种低品位的化石燃料，其燃烧烟气中存在大量的硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物，并且氮氧化物的排放量正在逐年增加。若不加以控制，由氮氧化物导致的酸雨、光化学烟雾和温室效应等环境问题必然会增加。因此，控制氮氧化物的排放，尤其控制燃煤火电厂氮氧化物的排放迫在眉睫。
目前，以NH3为还原剂的选择性催化剂还原法是应用最广泛和效率最高的燃煤电厂NOX脱除的办法。其中最关键的技术是催化剂，而传统的催化剂由于表现出最佳催化性能的温度较高，所以还经常需要对尾气加热，耗费能源资源，并且容易被飞灰等侵蚀，造成催化剂的失活，降低其使用的寿命。
现在工业上，常使用二氧化钛做载体，五氧化二钒为活性组分并添加其他助剂。这种催化剂虽然催化效率高，但是制造成本高且在恶劣环境下极易失活，必须定期更换。另外SO2会在这种催化剂的作用下氧化成SO3，而SO3又会与NH3反应生成硫酸铵和硫酸氢氨，这些硫酸盐会沉积在催化剂的表面从而导致催化剂失活。而本发明所述的脱硝催化剂能够很好的解决传统催化剂面临的问题，其特点是采用离子交换技术，提高了活性组分的负载，同时降低了催化剂的使用温度区间，减少了催化剂的高温烧结及中毒现象。
发明内容
本发明提供了一种新型低温脱硝催化剂的制备方法。利用该方法制备的催化剂具有良好的金属负载率，水热稳定性和抗烧结抗SO2的能力。本发明所述的二氧化碳甲烷化催化剂通过以下步骤制得：(1)将H-β分子筛进行热处理；(2)取一定量的硝酸锰、硝酸铁和硝酸铜分别溶于去离子水，配置成0.1 mol/L-0.3 mol/L的溶液；(3)将热处理后的分子筛分别与硝酸锰、硝酸铁和硝酸铜的水溶液进行混合，置于80oC 的水浴锅中空气氛围下搅拌4h；(4)将得到的样品水溶液转移进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子；(5)将样品转移至烘箱中,100oC烘干2 h,再将烘干后的样品在550oC 煅烧6 h,最后得到所需催化剂。
在本发明的公开的低温脱硝催化剂的制备方法中。
所述H-β分子筛的热处理温度在300oC-600oC。
所述H-β分子筛的热处理时间为3-6 h。
取一定量的硝酸锰、硝酸铁和硝酸铜分别溶于去离子水，配置成0.1 mol/L-0.3mol/L的溶液。
将配置成的样品水溶液与H-β分子筛混合，置于80oC 的水浴锅中空气氛围下搅拌。
所述催化剂离子交换的时间为4-6 h。
所述催化剂的样品要进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子。
所述催化剂抽滤后的样品在烘箱内中100oC烘干2 h。
所述催化剂的煅烧温度为600oC,煅烧时间为6 h。
本发明的催化剂用于低温脱硝的的实验条件为：称取0.5 g 改性后的催化剂置于固定床反应器中，按比例通入N2、O2、NO，最后再通入NH3，气体流量采用流量计控制，气体在经过混合器后进入固定床反应器，对固定床开在设定温度范围内反应，反应压力为常压，产物经冷阱冷却后通入烟气分析仪进行在线检测。
本发明所述的催化剂低温脱硝反应中的氮氧化物脱除率采用一下公式计算得到。氮氧化物脱除率如图1所述，
本文公开的低温脱硝催化剂采用离子交换技术，提高了活性组分的负载，同时降低了催化剂的使用温度，具有较好的水热稳定性和抗烧结抗SO2的能力，减少了催化剂的烧结；
附图说明
图1是氮氧化物脱除率的计算公式。
图2是Mn-β分子筛催化剂的性能评价结果。
图3是Fe-β分子筛催化剂的性能评价结果。
图4是Cu-β分子筛催化剂的性能评价结果。
具体实施案例
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
(1)将H-β分子筛进行热处理；(2)取一定量的硝酸锰溶于去离子水，配置成0.1 mol/L-0.3 mol/L的溶液；(3)将热处理后的分子筛与硝酸锰的水溶液进行混合，置于80oC 的水浴锅中空气氛围下搅拌4 h；(4)将得到的样品水溶液转移进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子；(5)将样品转移至烘箱中,100oC烘干2 h,再将烘干后的样品在550oC 煅烧6 h,最后得到所需催化剂。(6) 称取0.5 g 改性后的催化剂置于固定床反应器中，按比例通入N2、O2、NO，最后再通入NH3，气体流量采用流量计控制，气体在经过混合器后进入固定床反应器，对固定床开在设定温度范围内反应，反应压力为常压，产物经冷阱冷却后通入烟气分析仪进行在线检测。氮氧化物的脱出率如图2所示。
实施例2：
(1)将H-β分子筛进行热处理；(2)取一定量的硝酸铁溶于去离子水，配置成0.1 mol/L-0.3 mol/L的溶液；(3)将热处理后的分子筛与硝酸铁的水溶液进行混合，置于80oC 的水浴锅中空气氛围下搅拌4 h；(4)将得到的样品水溶液转移进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子；(5)将样品转移至烘箱中,100oC烘干2 h,再将烘干后的样品在550oC 煅烧6 h,最后得到所需催化剂。(6) 称取0.5 g 改性后的催化剂置于固定床反应器中，按比例通入N2、O2、NO，最后再通入NH3，气体流量采用流量计控制，气体在经过混合器后进入固定床反应器，对固定床开在设定温度范围内反应，反应压力为常压，产物经冷阱冷却后通入烟气分析仪进行在线检测。氮氧化物的脱出率如图3所示。
实施例3：
(1)将H-β分子筛进行热处理；(2)取一定量的硝酸铜分别溶于去离子水，配置成0.1mol/L-0.3 mol/L的溶液；(3)将热处理后的分子筛硝酸铜的水溶液进行混合，置于80oC 的水浴锅中空气氛围下搅拌4 h；(4)将得到的样品水溶液转移进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子；(5)将样品转移至烘箱中,100oC烘干2 h,再将烘干后的样品在550oC煅烧6 h,最后得到所需催化剂。(6) 称取0.5 g 改性后的催化剂置于固定床反应器中，按比例通入N2、O2、NO，最后再通入NH3，气体流量采用流量计控制，气体在经过混合器后进入固定床反应器，对固定床开在设定温度范围内反应，反应压力为常压，产物经冷阱冷却后通入烟气分析仪进行在线检测。氮氧化物的脱出率如图4所示。
尽管本发明的实施方法已公布如上，但其不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种新型脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：(1)将H-β分子筛进行热处理；(2)取一定量的硝酸锰、硝酸铁和硝酸铜分别溶于去离子水，配置成0.1 mol/L-0.3 mol/L的溶液；(3)将热处理后的分子筛分别与硝酸锰、硝酸铁和硝酸铜的水溶液进行混合，置于80oC的水浴锅中空气氛围下搅拌4 h；(4)将得到的样品水溶液转移进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子；(5)将样品转移至烘箱中,100oC烘干2 h,再将烘干后的样品在550oC 煅烧6 h,最后得到所需催化剂。
2.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，H-β分子筛的热处理温度在300oC-600oC。
3.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，H-β分子筛的热处理时间为3-6h。
4.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，取一定量的硝酸锰、硝酸铁和硝酸铜分别溶于去离子水，配置成0.1 mol/L-0.3 mol/L的溶液。
5.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，将配置成的样品水溶液与H-β分子筛混合，置于80oC 的水浴锅中空气氛围下搅拌。
6.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，催化剂离子交换的时间为4-6h。
7.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，样品要进行多次水洗抽滤，直至除去溶液中的硝酸根离子。
8.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，抽滤后的样品在烘箱内中100oC烘干2 h。
9.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，催化剂的煅烧温度为600oC,煅烧时间为6 h。
10.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，通过液相液相离子交换，H-β分子筛上70%-90%的氢被交换成金属锰，铁或铜。
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