CN111282569A - 一种混合协同强化型低温scr脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂及其制备方法,属于催化剂技术领域。一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,该催化剂是由两种催化剂混合而成,一种是氧化型催化剂MnO2‑CeO2或CoO3‑CeO2中的一种或两种任意比例的组合,MnO2‑CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为任意比,CoO3‑CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为任意比,另一种是中温脱硝催化剂V2O5‑WO3‑MoO3/TiO2,其中V2O5的质量分数为0.5%~2%,WO3的质量分数为0‑5%,MoO3的质量分数为0‑5%;所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(0.5~3)。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱硝催化剂的制备方法,特别涉及一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂及其制备方法,属于催化剂技术领域。
背景技术
我国以煤为主的能源结构在很长一段时间内都不会发生根本改变,煤燃烧产生的氮氧化物是主要的大气污染物之一,会导致许多环境污染问题,如酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞等,同时还会对人体健康造成严重的危害。
选择性催化还原(SCR)技术是目前脱硝效率最高的技术,已成为我国燃煤电厂烟气脱硝的首选,然而,商用钒钛催化剂的运行温度一般为300-420℃,温度低于300℃时,催化剂脱硝效率会显著降低,无法达到理想效果。而我国大部分工业锅炉、窑炉、钢铁行业以及焦化炉等的排放烟气温度都低于250℃,传统的商用钒钛催化剂已经无法满足其脱硝要求。因此,开发适合我国国情的低温SCR脱硝催化剂具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,以解决现有技术中商用钒钛催化剂低温活性低,脱硝效率难以达到要求的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,该催化剂是由两种催化剂混合而成,一种是氧化型催化剂MnO2-CeO2或CoO3-CeO2中的一种或两种任意比例的组合,MnO2-CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为任意比,CoO3-CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为任意比,另一种是中温脱硝催化剂V2O5-WO3-MoO3/TiO2,其中V2O5的质量分数为0.5%~2%,WO3的质量分数为0-5%,MoO3的质量分数为0-5%;
所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(0.5~3)。
针对现有技术的不足,本发明人在长期从事烟气脱硝催化剂研发的基础上,以钒钛催化剂为基础开发一种混合协同强化型低温SCR催化剂,相比于目前商用SCR催化剂,大大降低了催化剂在150-250℃的低温范围区间内的反应活化能,使催化剂活性得到了大幅度提高,并且催化剂具有较好的抗中毒能力,是一种低成本、高性能的新型低温SCR催化剂。
发明人在研究工作中发现,通过氧化型催化剂MnO2-CeO2或CoO3-CeO2与钒钛催化剂进行物理结合,NO在氧化型催化剂表面上会形成亚硝酸盐等中间物种,这些中间物种会迁移至钒钛催化剂上,与钒钛催化剂上吸附的活性氨物种发生快速SCR反应,从而大大提升了催化剂的反应速率。而物理结合的方式,又避免了Mn-V或Co-V之间的化学键合作用产生的副反应,如N2O的生成,占据活性位等,使催化剂保持了较高的选择性。
作为优选,将氧化型催化剂与中温脱硝催化剂以及适量pH为3~4的硝酸溶液、粘结剂混合研磨,烘干,得到颗粒度为100~200目的催化剂粉末,机械压片成型即得到所述低温SCR脱硝催化剂。硝酸溶液在混合催化剂中用于提高各催化剂的分散性。
作为优选,该混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂中,以氧化型催化剂为1重量份计,pH为3~4的硝酸溶液用量为3~5重量份、粘结剂用量为0.02~0.05重量份。
作为优选,MnO2-CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为5:5~6:4,CoO3-CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为8:2~9:1。
作为优选,所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(1~2)。
作为优选,所述粘结剂为聚乙二醇或羧甲基纤维素中的一种或两种。
一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂的制备方法,该方法包括如下步骤:
步骤S101:氧化型催化剂的制备,
步骤S102:中温脱硝催化剂的制备,
步骤S103:两种催化剂的混合压片,
将1重量份氧化型催化剂、0.5~2重量份中温脱硝催化剂、3~5重量份pH为3~4的硝酸溶液、0.02~0.05重量份粘结剂混合,球磨机中球磨1~2h,然后在200~250℃烘干,将催化剂磨成颗粒度为100~200目的粉末,机械压片成型,即得到低温SCR脱硝催化剂。
进一步优选的是,步骤S103中球磨机的转速为200~300转/分钟。
作为优选,步骤S101:氧化型催化剂的制备,
1)将硝酸锰、硝酸铈和柠檬酸在25℃~35℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.2~1.5:1,得到溶液A;
或将硝酸钴、硝酸铈和柠檬酸在25℃~35℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.2~1.5:1,得到溶液B;
2)将溶液A或溶液B加热至75~85℃并不停搅拌,直至溶液呈凝胶状,然后在烘箱中烘干,再在400℃~500℃温度条件下煅烧3~5h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到氧化型催化剂。
作为优选,步骤S102:中温脱硝催化剂的制备,
TiO2干燥后作为载体,
将偏钒酸铵、偏钨酸铵和钼酸铵在50℃~70℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液D;
将TiO2载体浸渍于溶液D中搅拌均匀,超声震荡,再用水浴边蒸干边搅拌10~60min,然后在烘箱中烘干,再在500℃~600℃温度条件下煅烧3~5h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到中温脱硝催化剂。
一种本发明所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂在低温烟气脱硝方面的催化应用,所述的低温是150~250℃的温度范围内。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)在低温SCR反应过程中,氧化型催化剂形成的亚硝酸盐中间产物可快速与中温脱硝催化剂中吸附的NH3发生反应,大大降低了反应活化能,并大幅提高了催化剂的活性,同样条件下,该催化剂活性比两种单独的催化剂活性均提高了2倍以上,具有显而易见的协同效果;
(2)相比于氧化型催化剂,其选择性得到了较大提高;
(3)相比于直接合成的催化剂,本发明采用先各自制备两种催化剂,然后通过添加粘合剂及适量硝酸将两者混合固定,制备得到混合催化剂,该制备方法得到的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂抑制了两种活性组分之间相互影响带来的副作用;
(4)制备工艺简单、成本较低等。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
下述实施例中所用的试剂,如无特殊说明,可以从常规生化试剂商店购买得到。
本发明的核心是提供一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,称其为具体实施方式一,该催化剂是由两种催化剂混合而成,一种是氧化型催化剂MnO2-CeO2或CoO3-CeO2中的一种或两种任意比例的组合(含其中之一为0的情况,下同),MnO2-CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为任意比,CoO3-CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为任意比,另一种是中温脱硝催化剂V2O5-WO3-MoO3/TiO2,其中V2O5的质量分数为0.5%~2%,WO3的质量分数为0-5%,MoO3的质量分数为0-5%;
所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(0.5~3)。
本发明的研究重点为两种催化剂的组合后的协同效应。试验证明,所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂两者分别制备后再物理压片混合成型时,催化性能最佳。
更进一步地,该混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂中,以氧化型催化剂为1重量份计,pH为3~4的硝酸溶液用量为3~5重量份、粘结剂用量为0.02~0.05重量份。
更进一步地,所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(1~2)。两者最佳的质量比因选择的具体催化剂活性成分而略有不同,
当氧化型催化剂为MnO2-CeO2,中温脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2时,两者最佳质量比为1:1;
当氧化型催化剂为CoO3-CeO2,中温脱硝催化剂为V2O5-WO3-MoO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2时,两者最佳质量比为1:2;
两种催化剂各自的最佳配比为,MnO2-CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为5:5~6:4,CoO3-CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为8:2~9:1。
更进一步地,两种催化剂的混合压片最佳工艺是:将氧化型催化剂与中温脱硝催化剂以及适量pH为3~4的硝酸溶液、粘结剂混合研磨,烘干,得到颗粒度为100~200目的催化剂粉末,机械压片成型即得到所述低温SCR脱硝催化剂。
更进一步地,所述粘结剂为聚乙二醇或羧甲基纤维素中的一种或两种。
所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂在低温烟气脱硝方面的催化应用,其中所述的低温是150~250℃的温度范围内。
在具体实施方式一的基础上,进一步对上述混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂的制备方法做限定,得到具体实施方式二,该方法具体步骤是:
1)将硝酸锰、硝酸铈和柠檬酸在30℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.2:1,硝酸锰与硝酸铈的摩尔比为1:9,得到溶液;
2)将上述溶液加热至80℃并不停搅拌,直至溶液呈凝胶状,然后在烘箱中烘干,再在450℃温度条件下煅烧3h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂A(MnO2-CeO2),另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
3)将TiO2在105℃温度下干燥12h,作为载体;
4)将偏钒酸铵和偏钨酸铵在50℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液;
5)将步骤3)得到的载体、步骤4)得到pH值小于2的溶液采用浸渍法混合搅拌均匀,利用超声波清洗仪超声震荡20min,再用水浴80℃边蒸干边搅拌10min,然后在烘箱中110℃下烘12h,再在500℃温度条件下煅烧,得到了V2O5-WO3/TiO2催化剂,以质量百分比计催化剂组成为:载体TiO2 94%,活性组分V2O5 1%,活性组分WO3 5%。将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂B(V2O5-WO3/TiO2),另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
6)将1份催化剂A(MnO2-CeO2)、1份催化剂B(V2O5-WO3/TiO2)、4份pH为3的硝酸溶液、0.05份聚乙二醇混合在一起,放入球磨机中以200转/分钟的转速进行球磨混合2h,然后在烘箱中200℃烘干,将催化剂磨成颗粒度为100-200目的粉末,放入压片机中进行压片,经压片成型即得到本发明所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂。
为了对比实验效果,将制备的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂(以下简称混合催化剂)粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒。
催化剂活性试验取本实施例制备得到的三种催化剂颗粒各0.2g分别放入催化剂脱硝活性评价装置进行活性评价,活性评价在内径为8mm的固定床反应器中进行。O2/N2、NO/N2、NH3/N2和N2经质量流量计控制后混合,通过调节微量注射泵的注射量将去离子水注入加热管路汽化来实现水蒸气的加入,得到模拟烟气,组成为5%O2、1000ppmNO、1000NH3、5%H2O,N2为平衡气,空速为200000h-1。反应温度为200℃,NH3/NO为1。气体成分由芬兰gasmet公司制造的Gasmet FTI R Dx4000烟气分析仪进行检测,检测的脱硝效率和选择性见表1。
表1
MnO<sub>2</sub>-CeO<sub>2</sub> | V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-WO<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> | 混合催化剂(本发明) | |
脱硝效率(%) | 46.08 | 24.4 | 92.7 |
选择性(%) | 90.4 | 99.5 | 99.3 |
在本实施例中,发明人还对比了机械混合和压片成型分别得到的混合催化剂的效果(同等实验条件下测得),其中机械混合后得到的混合催化剂脱硝效率为65.5%,压片成型得到的混合催化剂脱硝效率为92.7%,再次证明了本发明所述两者催化剂混合的协同效果,由于二者压片处理后接触面积更大,且接触距离更近,有利于中间产物亚硝酸盐的迁移和传质,因此混合催化剂的脱硝效率有了质的改进。
在具体实施方式一的基础上,进一步对上述混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂的制备方法做限定,得到具体实施方式三,该方法具体步骤是:
1)将硝酸锰、硝酸铈和柠檬酸在35℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.3:1,硝酸锰与硝酸铈的摩尔比为6:4,得到溶液;
2)将上述溶液加热至80℃并不停搅拌,直至溶液呈凝胶状,然后在烘箱中烘干,再在400℃温度条件下煅烧5h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂A,另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
3)将TiO2在105℃温度下干燥12h,作为载体;
4)将偏钒酸铵、偏钨酸铵和钼酸铵在60℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液;
5)将步骤3)得到的载体、步骤4)得到pH值小于2的溶液采用浸渍法混合搅拌均匀,利用超声波清洗仪超声震荡20min,再用水浴80℃边蒸干边搅拌10min,然后在烘箱中110℃下烘12h,再在600℃温度条件下煅烧,得到了V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂,以质量百分比计催化剂组成为:载体TiO2 93%,活性组分V2O5 1%,活性组分WO3 3%,活性组分MoO3 3%。将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂B,另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
6)将1份催化剂A、1.5份催化剂B、5份pH为3的硝酸溶液、0.05份羧甲基纤维素混合在一起,放入球磨机中以200转/分钟的转速进行球磨混合2h,然后在烘箱中烘干,将催化剂磨成颗粒度为100-200目的粉末,放入压片机中进行压片,经压片成型即得到低温SCR脱硝催化剂,将制备的催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒。
催化剂活性试验具体试验方法同具体实施方式二,检测的脱硝效率和选择性见表2。
表2
MnO<sub>2</sub>-CeO<sub>2</sub> | V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-WO<sub>3</sub>-MoO<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> | 混合催化剂 | |
脱硝效率(%) | 48.1 | 25.6 | 96.5 |
选择性(%) | 85.2 | 99.1 | 99.0 |
由表2数据可知,在低温SCR反应过程(反应温度为200℃)中,氧化型催化剂形成的亚硝酸盐中间产物可快速与V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂中吸附的NH3发生反应,大大降低了反应活化能,并大幅提高了催化剂的活性,同样条件下,该混合催化剂活性比两种单独的催化剂活性均提高了2倍以上。
在具体实施方式一的基础上,进一步对上述混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂的制备方法做限定,得到具体实施方式四,该方法具体步骤是:
1)将硝酸钴、硝酸铈和柠檬酸在35℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.2:1,硝酸钴与硝酸铈的摩尔比为3:7,得到溶液;
2)将上述溶液加热至80℃并不停搅拌,直至溶液呈凝胶状,然后在烘箱中烘干,再在500℃温度条件下煅烧3h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂A,另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
3)将TiO2在105℃温度下干燥12h,作为载体;
4)将偏钒酸铵、偏钨酸铵和钼酸铵在60℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液;
5)将步骤3)得到的载体、步骤4)得到pH值小于2的溶液采用浸渍法混合搅拌均匀,利用超声波清洗仪超声震荡20min,再用水浴80℃边蒸干边搅拌10min,然后在烘箱中110℃下烘12h,再在600℃温度条件下煅烧,得到了V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂,以质量百分比计催化剂组成为:载体TiO2 92%,活性组分V2O5 2%,活性组分WO3 4%,活性组分MoO3 2%。将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂B,另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
6)将1份催化剂A、1份催化剂B、3份pH为3的硝酸溶液、0.05份羧甲基纤维素混合在一起,放入球磨机中以300转/分钟的转速进行球磨混合1h,然后在烘箱中烘干,将催化剂磨成颗粒度为100-200目的粉末,放入压片机中进行压片,经压片成型即得到低温SCR脱硝催化剂,将制备的催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒。
催化剂活性试验具体试验方法同具体实施方式二,检测的脱硝效率和选择性见表3。
表3
CoO<sub>3</sub>-CeO<sub>2</sub> | V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-WO<sub>3</sub>-MoO<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> | 混合催化剂 | |
脱硝效率(%) | 41.8 | 32.5 | 93.6 |
选择性(%) | 91.2 | 99.6 | 99.5 |
在具体实施方式一的基础上,进一步对上述混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂的制备方法做限定,得到具体实施方五,该方法具体步骤是:
1)将硝酸钴、硝酸铈和柠檬酸在25℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.5:1,硝酸钴与硝酸铈的摩尔比为9:1,得到溶液;
2)将上述溶液加热至80℃并不停搅拌,直至溶液呈凝胶状,然后在烘箱中烘干,再在450℃温度条件下煅烧3h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂A,另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
3)将TiO2在105℃温度下干燥12h,作为载体;
4)将偏钒酸铵和钼酸铵在60℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液;
5)将步骤3)得到的载体、步骤4)得到pH值小于2的溶液采用浸渍法混合搅拌均匀,利用超声波清洗仪超声震荡20min,再用水浴80℃边蒸干边搅拌10min,然后在烘箱中110℃下烘12h,再在600℃温度条件下煅烧,得到负载了V2O5-MoO3/TiO2催化剂,以质量百分比计催化剂组成为:载体TiO2 94%,活性组分V2O5 1%,活性组分MoO3 5%。将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到催化剂B,另外取部分催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒作为对比样品;
6)将1份催化剂A、2份催化剂B、5份pH为4的硝酸溶液、0.03份聚乙二醇混合在一起,放入球磨机中以200转/分钟的转速进行球磨混合2h,然后在烘箱中烘干,将催化剂磨成颗粒度为100-200目的粉末,放入压片机中进行压片,经压片成型即得到低温SCR脱硝催化剂,将制备的催化剂粉碎过筛,得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒。
催化剂活性试验具体试验方法同具体实施方式二,检测的脱硝效率和选择性见表4。
表4
CoO<sub>3</sub>-CeO<sub>2</sub> | V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-MoO<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> | 混合催化剂 | |
脱硝效率(%) | 51.5 | 27.3 | 98.2 |
选择性(%) | 83.2 | 99.5 | 99.1 |
综上,由表1-4的数据可知,在低温SCR反应过程中,氧化型催化剂形成的亚硝酸盐中间产物可快速与中温脱硝催化剂中吸附的NH3发生反应,大大降低了反应活化能,并大幅提高了催化剂的活性,同样条件下,本发明所述混合催化剂活性比两种单独的催化剂活性均提高了2倍以上,具有显而易见的协同效果;相比于氧化型催化剂单独使用,其选择性得到了较大提高。
应用例
一种所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂在低温烟气脱硝方面的催化应用,所述的低温是150~250℃的温度范围内。以具体实施方式二制得的催化剂为例考察不同温度下本催化剂的性能,试验方法参见前述催化剂活性试验,数据见表5。
表5不同温度下的脱硝效率%
温度(℃) | MnO<sub>2</sub>-CeO<sub>2</sub> | V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>-WO<sub>3</sub>/TiO<sub>2</sub> | 混合催化剂(本发明) |
150 | 35.6 | 8.1 | 70.6 |
200 | 46.08 | 24.4 | 92.7 |
250 | 65.2 | 69.2 | 99.8 |
由表5的数据可知,本发明所述混合催化剂在低温情况仍然保持较好的脱硝效率,可实现150~250℃的温度范围内的应用,显而易见的温度越高催化活性越好,因此,其超过250℃的温度也必然适用。
对比例
为验证两种催化剂分别制备后混合与一次性制备含有相同催化活性物质的催化剂之间的效果区别,本试验例在前述试验的同等条件下分别制备了V2O5-MnO2-WO3/TiO2催化剂,V2O5-CoO3-WO3/TiO2催化剂和V2O5-CeO2-WO3/TiO2催化剂,具体方法如下:
1)将TiO2在105℃温度下干燥12h,作为载体;
2)将偏钒酸铵和偏钨酸铵在50℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,然后将硝酸锰或者硝酸钴或者硝酸铈溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液;
3)将步骤1)得到的载体、步骤2)得到pH值小于2的溶液采用浸渍法混合搅拌均匀,利用超声波清洗仪超声震荡20min,再用水浴80℃边蒸干边搅拌10min,然后在烘箱中110℃下烘12h,再在500℃温度条件下煅烧,得到了V2O5-MnO2-WO3/TiO2催化剂或V2O5-CoO3-WO3/TiO2催化剂或V2O5-CeO2-WO3/TiO2催化剂,以质量百分比计催化剂组成为:载体TiO2 89%,活性组分V2O5 1%,活性组分WO3 5%,活性组分MnO2或CoO3或CeO2 5%。将催化剂研磨成粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒;采用前述方法进行催化剂活性试验,结果见表6。
表6
按照理论分析,几种活性组分加在一起应是促进催化活性的,但是根据上述结果可知该促进作用不明显,V2O5-CoO3-WO3/TiO2甚至活性更低,这说明多种(含两种)活性组分之间存在相互抑制作用,使得MnO2,CoO3或CeO2的活性作用没有发挥出来。因此,当催化剂中含两种及以上活性组分时,活性组分之间相互影响产生副作用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,其特征在于:该催化剂是由两种催化剂混合而成,一种是氧化型催化剂MnO2-CeO2或CoO3-CeO2中的一种或两种任意比例的组合,MnO2-CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为任意比, CoO3-CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为任意比,另一种是中温脱硝催化剂V2O5-WO3-MoO3/TiO2,其中V2O5的质量分数为0.5%~2%,WO3的质量分数为0-5%,MoO3的质量分数为0-5%;
所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(0.5~3)。
2.根据权利要求1所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,其特征在于:将氧化型催化剂与中温脱硝催化剂以及适量pH为3~4的硝酸溶液、粘结剂混合研磨,烘干,得到颗粒度为100~200目的催化剂粉末,机械压片成型即得到所述低温SCR脱硝催化剂。
3.根据权利要求2所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,其特征在于:该混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂中,以氧化型催化剂为1重量份计, pH为3~4的硝酸溶液用量为3~5重量份、粘结剂用量为0.02~0.05重量份。
4.根据权利要求1所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,其特征在于:MnO2-CeO2中MnO2和CeO2的摩尔比为5:5~6:4, CoO3-CeO2中CoO3和CeO2的摩尔比为8:2~9:1。
5.根据权利要求1所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,其特征在于:所述氧化型催化剂与中温脱硝催化剂的质量比为1:(1~2)。
6.根据权利要求1所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂,其特征在于:所述粘结剂为聚乙二醇或羧甲基纤维素中的一种或两种。
7.一种混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂的制备方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
步骤S101:氧化型催化剂的制备,
步骤S102:中温脱硝催化剂的制备,
步骤S103:两种催化剂的混合压片,
将1重量份氧化型催化剂、0.5~2重量份中温脱硝催化剂、3~5重量份pH为3~4的硝酸溶液、0.02~0.05重量份粘结剂混合,球磨机中球磨1~2h,然后在200~250℃烘干,将催化剂磨成颗粒度为100~200目的粉末,机械压片成型,即得到低温SCR脱硝催化剂。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤S101:氧化型催化剂的制备,
1)将硝酸锰、硝酸铈和柠檬酸在25℃~35℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.2~1.5:1,得到溶液A;
或将硝酸钴、硝酸铈和柠檬酸在25℃~35℃下搅拌使之溶于去离子水中,其中柠檬酸与金属盐的摩尔比为1.2~1.5:1,得到溶液B;
2)将溶液A或溶液B加热至75~85℃并不停搅拌,直至溶液呈凝胶状,然后在烘箱中烘干,再在400℃~500℃温度条件下煅烧3~5h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到氧化型催化剂。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤S102:中温脱硝催化剂的制备,
TiO2干燥后作为载体,
将偏钒酸铵、偏钨酸铵和钼酸铵在50℃~70℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中,得到pH值小于2的溶液D;
将TiO2载体浸渍于溶液D中搅拌均匀,超声震荡,再用水浴边蒸干边搅拌10~60min,然后在烘箱中烘干,再在500℃~600℃温度条件下煅烧3~5h后,将催化剂研磨成颗粒度小于300目的粉末,得到中温脱硝催化剂。
10.一种权利要求1所述的混合协同强化型低温SCR脱硝催化剂在低温烟气脱硝方面的催化应用,其特征在于所述的低温是150~250℃的温度范围内。
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