CN111715204A - 高温烟气用平板式scr脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法。所述催化剂是以TiO2‑Y2O3‑γ‑Al2O3复合纳米氧化物为载体,三氧化钨为活性成分,硫酸高铈为活性助剂,添加由有机和无机成分组成的结构助剂,通过辊压涂覆工艺制成。本发明所述催化剂通过开发高热稳定性、高比表面积载体,优化活性组分和活性助剂,优化制备工艺等方式,提升了高温脱硝性能,使催化剂在500~750℃温度范围内具有优异的脱硝活性和热稳定性。结构助剂中的玻璃纤维可显著提升平板式催化剂的粘附性能,蒙脱石可显著提升催化剂的耐磨性能,载体中包含的Al2O3成分也可明显提升催化剂的耐磨性能,使所述催化剂具有良好的机械性能,降低了催化剂的更换频率,节约了SCR脱硝的运行成本。
Description
技术领域
本发明属于环保技术与脱硝催化技术领域,特别涉及一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂。本发明还提供了该高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂的制备方法。
背景技术
近年来,国家对环境污染问题的关注逐步上升,不同行业多种污染物的排放政策和指标也陆续颁布。作为工业锅炉排放的主要污染物之一的NOx可以造成光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层破坏等诸多环境问题,因此NOx的排放也早已受到了国家的管制。
SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原)脱硝技术是目前国内主流烟气脱硝技术,在治理工业烟气NOx超标排放方面起到了至关重要的作用。然而,作为SCR脱硝技术的核心,SCR脱硝催化剂并不能适用于所有烟气条件。脱硝市场上应用最为广泛的V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2两种常规SCR脱硝催化剂仅能满足300~420℃的烟气温度环境,在超过450℃的高温环境下连续使用会造成催化剂发生不可逆的烧结失活,使得催化剂的使用寿命大幅下降。随着环保要求的日益严格,燃气轮机组、垃圾焚烧炉等排放的高温烟气中NOx同样需要脱除,开发新型的适用于高温烟气环境的SCR脱硝催化剂具有十分重要的意义。
当前,国内外针对适用于高温烟气环境的SCR脱硝催化剂也已开展了一定程度的相关研究。中国专利文献CN109012703A公开了一种制备铁硫钛基高温NH3-SCR脱硝催化剂的新方法,该方法以硫酸氧钛和硫酸铁为原料,利用高温水解法制备得到铁硫钛基催化剂,催化剂在325~500℃范围内的脱硝效率可达90%以上。中国专利文献CN101961656A也公开了一种高温烟气SCR脱硝催化剂,该催化剂以负载有TiO2-SiO2涂层的堇青石蜂窝陶瓷为载体,以V2O5、WO3和MoO3为活性组分,在250~400℃温度范围内具有较好的脱硝活性。但是目前已有的高温烟气SCR脱硝的催化剂仍具有较低的温度上限,在高温下脱硝活性差,与真正适用于高温烟气的SCR脱硝催化剂还有着明显距离。因此,亟待研发一种具有良好的高温脱硝性能,特别适用于高温烟气的SCR脱硝催化剂。
发明内容
本发明要针对现有技术中SCR脱硝的催化剂温度上限低,在高温下脱硝活性差的技术问题,提供了高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法,所述催化剂在高温下热稳定性强,具有优异的高温脱硝性能。
为解决上述技术问题,本发明的实施例提供了一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂,为平板状结构,其包含组分及质量百分比为:三氧化钨10~25%,硫酸高铈5~15%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体55~85%,二氧化硅2~5%,三氧化二铝0.5~4%,氧化钙0.5~1.5%。
优选地,所述TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中,Y2O3的质量百分比为5~15%,γ-Al2O3的质量百分比为5~15%。
本发明实施例还提供了所述高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂的制备方法,包括:
步骤1.TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
用10℃水溶解四氯化钛得到四氯化钛溶液,向四氯化钛溶液中加入硬脂酸单甘油酯并搅拌均匀,并用体积浓度为30%的氨水调节溶液pH值至6.5~7.5,加热溶液至50℃使钛发生水解,得到均匀的白色乳液;向溶液中依次加入硝酸钇的醋酸溶液和三氯化铝溶液,搅拌均匀后用氨水将溶液pH值调至9~10,于85℃下持续搅拌2~4h;过滤得到水解沉淀并依次用乙醇和去离子水清洗,焙烧后制备得到TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体;
步骤2.催化剂泥料的制备
向所述步骤1中得到的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中依次加入偏钨酸铵溶液和硫酸高铈溶液并搅拌均匀,再加入结构助剂并搅拌;在密封条件下陈腐24~48h,制备得到催化剂泥料;
步骤3.平板式催化剂的制备
将所述步骤2中得到的催化剂泥料由挤出机挤出后,经多级辊压均匀涂覆在不锈钢网板上,再经干燥、压褶、剪切和焙烧,制备得到所述高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂。
作为所述步骤1的优选,四氯化钛溶液浓度为0.5~1.5mol/L,加入四氯化钛溶液的硬脂酸单甘油酯与四氯化钛摩尔比为0.01:1~0.03:1。
作为所述步骤1的优选,硝酸钇的醋酸溶液浓度为1.5~3mol/L,溶液中醋酸浓度为0.05~0.15mol/L。
作为所述步骤1的优选,三氯化铝溶液浓度为1.5~3mol/L。
作为所述步骤2的优选,结构助剂由蒙脱石、玻璃纤维、甲基纤维素和聚乙烯醇组成。进一步优选地,蒙脱石在所述催化剂泥料中的质量百分比为1~5%;玻璃纤维长度为3~9mm,在所述催化剂泥料中的质量百分比为1~5%;甲基纤维素在所述催化剂泥料中的质量百分比为0.5~3%;聚乙烯醇在所述催化剂泥料中的质量百分比为0.5~1%。
作为所述步骤3的优选,辊压级数为3~6级。
作为所述步骤3的优选,干燥温度为80~140℃,干燥时间为2~6h;焙烧温度为450~700℃,焙烧时间为4~8h。
本发明实施例的上述技术方案通过开发高热稳定性、高比表面积载体,优化活性组分和活性助剂,优化制备工艺等方式,提升催化剂的高温脱硝性能,使催化剂在500~750℃温度范围内具有优异的脱硝活性和热稳定性。其有益效果具体通过如下几个方面实现:
1.作为催化剂载体的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体具有优异的热稳定性,使催化剂具有极高的热稳定性,可长时间稳定用于500-750℃的高温环境下;
2.TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中的γ-Al2O3成分可以提升催化剂比表面积,Y2O3成分可加速脱硝反应过程,均可增强催化剂脱硝活性;此外,Y2O3和γ-Al2O3成分与TiO2相结合可以减弱TiO2对活性组分的吸引,提升活性组分在载体上的分散度,在一定程度上也提升了催化剂的脱硝活性;
3.TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体制备过程中加入硬脂酸单甘油酯,可使复合载体具有纳米结构,同时保证了Y2O3和γ-Al2O3成分在TiO2中的高度分散;
4.硫酸高铈作为活性助剂,可以防止催化剂发生硫中毒,且能提升催化剂脱硝活性;
5.结构助剂中添加玻璃纤维可以显著提升平板式催化剂的粘附性能,添加蒙脱石可以显著提升催化剂的耐磨性能,载体中包含的Al2O3成分也可明显提升催化剂的耐磨性能,良好的机械性能降低了催化剂的更换频率,节约了SCR脱硝的运行成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂在高温气氛下催化剂活性随时间变化曲线图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的问题,提供高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法,所述催化剂在高温下热稳定性强,具有优异的高温脱硝性能。
为了实现上述技术方案,本发明的实施例提供了一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂,其为平板状结构,包含组分及质量百分比为:三氧化钨10~25%,硫酸高铈5~15%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体55~85%,二氧化硅2~5%,三氧化二铝0.5~4%,氧化钙0.5~1.5%。
作为更佳的实施方式,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中Y2O3成分的成分质量百分比控制在5~15%,γ-Al2O3成分的质量百分比控制在5~15%。
上述实施方式中作为催化剂载体的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体具有优异的热稳定性和比表面积。锐钛型TiO2是SCR脱硝催化剂中最为常见的载体,但在高温环境下锐钛型TiO2易发生晶型转化,使催化剂发生不可逆烧结失活。Y2O3和γ-Al2O3成分具有极高的热稳定性,在TiO2载体中掺加Y2O3和γ-Al2O3成分,可以形成稳定的Al-O-Ti、Y-O-Ti和Al-O-Ti-O-Y等化学键,使锐钛型TiO2不易在高温条件下转化为金红石型TiO2,从而使催化剂具有极高的热稳定性,可长时间稳定用于500~750℃的高温环境下;同时,γ-Al2O3与TiO2相比具有更大的比表面积,加入γ-Al2O3成分可以提升催化剂比表面积,增强催化剂脱硝活性,而Y2O3成分的加入除了可以提升载体的热稳定性,还可以通过优化电子在催化剂表面的传递来加速脱硝反应过程,提升催化剂活性;此外,Y2O3和γ-Al2O3成分与TiO2相结合可以减弱TiO2对活性组分的吸引,提升活性组分在载体上的分散度,从而在一定程度上也提升了催化剂的脱硝活性。
为了更好地实现上述技术方案,本发明还提供了一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂的制备方法,具体步骤包括:
S1.TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
用10℃水溶解四氯化钛得到四氯化钛溶液,向四氯化钛溶液中加入硬脂酸单甘油酯并搅拌均匀,并用体积浓度为30%的氨水调节溶液pH值至6.5~7.5,加热溶液至50℃使钛发生水解,得到均匀的白色乳液;向溶液中依次加入硝酸钇的醋酸溶液和三氯化铝溶液,搅拌均匀后用氨水将溶液pH值调至9~10,于85℃下持续搅拌2~4h;过滤得到水解沉淀并依次用乙醇和去离子水清洗,焙烧后制备得到TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体;
S2.催化剂泥料的制备
向S1中得到的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中依次加入偏钨酸铵溶液和硫酸高铈溶液并搅拌均匀,再加入结构助剂并搅拌;在密封条件下陈腐24~48h,制备得到催化剂泥料;
S3.平板式催化剂的制备
将S2中得到的催化剂泥料由挤出机挤出后,经多级辊压均匀涂覆在不锈钢网板上,再经干燥、压褶、剪切和焙烧,制备得到高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂。
步骤S1中,在TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备过程中加入硬脂酸单甘油酯可以优化溶液中水解固体的分散度和粒度,影响最终制备载体的物理和化学性质,使所得复合载体具有纳米结构,同时也保证了Y2O3和γ-Al2O3成分在TiO2中的高度分散;此外,在载体中加入Al2O3也可明显提升催化剂的耐磨性能。作为更佳的实施方式,可选择四氯化钛溶液浓度为0.5~1.5mol/L,选择加入四氯化钛溶液的硬脂酸单甘油酯与四氯化钛摩尔比为0.01:1~0.03:1,选择硝酸钇的醋酸溶液浓度为1.5~3mol/L,溶液中醋酸浓度为0.05~0.15mol/L,选择三氯化铝溶液浓度为1.5~3mol/L。
步骤S2中,可根据催化剂中活性成分和助剂含量称取偏钨酸铵和四水硫酸高铈,以复合载体实际吸水率计算所需水量,并分别配制偏钨酸铵溶液和硫酸高铈溶液。硫酸高铈作为活性助剂,可以防止催化剂发生硫中毒,且能提升催化剂脱硝活性。CeO2由于具有优异的氧化还原能力而经常作为活性助剂用于制备催化剂,但当烟气中含有SO2成分时,CeO2会与SO2反应生成硫酸盐而导致催化剂发生硫中毒,催化活性明显下降。以硫酸高铈作为活性助剂则不存在硫中毒现象,催化剂在高温烟气环境中具有极强的抗硫中毒性能;此外,硫酸高铈中的4价铈离子极易发生氧化还原反应,具有优异的电子传递能力和储氧能力,有助于脱硝反应的进行,从而提升了催化剂的脱硝活性。在几种铈的硫酸盐中,硫酸高铈对于提升催化剂活性具有最显著的作用。作为更佳的实施方式,结构助剂由蒙脱石、玻璃纤维、甲基纤维素和聚乙烯醇组成,其中:蒙脱石在所述催化剂泥料中的质量百分比为1~5%;玻璃纤维长度为3~9mm,在所述催化剂泥料中的质量百分比为1~5%;甲基纤维素在所述催化剂泥料中的质量百分比为0.5~3%;聚乙烯醇在所述催化剂泥料中的质量百分比为0.5~1%。加入结构助剂后,应搅拌至肉眼观察不到明显的玻璃纤维成分。结构助剂中添加玻璃纤维可以显著提升平板式催化剂的粘附性能,而蒙脱石含有大量硅铝成分,可以显著提升催化剂的耐磨性,使催化剂具有良好的机械性能是其使用寿命的保证,可在一定程度上降低催化剂的更换频率,节约SCR脱硝系统的运行成本。
步骤S3中,作为更佳的实施方式,选择辊压级数为3~6级;选择干燥温度为80~140℃,干燥时间为2~6h;选择焙烧温度为450~700℃,焙烧时间为4~8h。
以下通过具体实施例具体描述本发明技术方案:
实施例1
本实施例提供了一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法,具体的步骤包括:
(1)TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
分别用20L水溶解1896.8g四氯化钛,295mL水溶解169.64g六水硝酸钇和0.89g醋酸,1.96L水溶解392.18g三氯化铝,得到钛溶液、钇溶液和铝溶液;向钛溶液中加入38.1g硬脂酸单甘油酯,用氨水调节溶液pH值至6.5,而后加热溶液至50℃,使钛溶液发生水解,得到均匀的白色乳液;将钇溶液和铝溶液依次加入乳液中,调节溶液pH值为9,加热溶液至85℃并持续搅拌2h;过滤得到水解沉淀,经乙醇和去离子水清洗后,600℃焙烧10h得到含有5%Y2O3和15%γ-Al2O3的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体945g。
(2)催化剂泥料的制备
用500mL水溶解135.54g偏钨酸铵,用150mL水溶解68.45g四水硫酸高铈,而后将钨液和铈液依次加入至900g的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中搅拌均匀;溶液搅拌均匀后加入28g蒙脱石、28.25g玻璃纤维、22.5g甲基纤维素和10g聚乙烯醇,充分搅拌至肉眼观察不到明显的玻璃纤维成分;在密封条件下陈腐24h,得到催化剂泥料。
(3)平板式催化剂的制备
将上述步骤中制得的催化剂泥料由挤出机挤出后均匀布置在不锈钢网板上,经3级辊压将泥料均匀涂覆在不锈钢网板上;在80℃条件下干燥4h,经压褶和剪切后在450℃条件下焙烧8h,得到平板式高温SCR脱硝催化剂。
制得的催化剂中各组分质量百分比为:三氧化钨10%,硫酸高铈5%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体80%,二氧化硅2.5%,三氧化二铝1.5%,氧化钙1%。
实施例2
实施例2也描述了一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法,具体的步骤包括:
(1)TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
分别用20L水溶解1896.8g四氯化钛,887mL水溶解509.47g六水硝酸钇和2.67g醋酸,327mL水溶解130.67g三氯化铝,得到钛溶液、钇溶液和铝溶液;向钛溶液中加入107.57g硬脂酸单甘油酯,用氨水调节溶液pH值至7.5,而后加热溶液至50℃,使钛溶液发生水解,得到均匀的白色乳液;将钇溶液和铝溶液依次加入乳液中,调节溶液pH值为10,加热溶液至85℃并持续搅拌4h;过滤得到水解沉淀,经乙醇和去离子水清洗后,750℃焙烧3h得到含有15%Y2O3和5%γ-Al2O3的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体975g。
(2)催化剂泥料的制备
用550mL水溶解451.8g偏钨酸铵,用300mL水溶解273.8g四水硫酸高铈,而后将钨液和铈液依次加入至825g的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中搅拌均匀;溶液搅拌均匀后加入35g蒙脱石、40g玻璃纤维、25g甲基纤维素和15g聚乙烯醇,充分搅拌至肉眼观察不到明显的玻璃纤维成分;在密封条件下陈腐48h,得到催化剂泥料。
(3)平板式催化剂的制备
将上述步骤中制得的催化剂泥料由挤出机挤出后均匀布置在不锈钢网板上,经3级辊压将泥料均匀涂覆在不锈钢网板上;在140℃条件下干燥2h,经压褶和剪切后在700℃条件下焙烧4h,得到平板式高温SCR脱硝催化剂。
制得的催化剂中各组分质量百分比为:三氧化钨25%,硫酸高铈15%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体55%,二氧化硅2%,三氧化二铝2%,氧化钙1%。
实施例3
实施例3描述了另一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法,具体的步骤包括:
(1)TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
分别用8.75L水溶解1659.7g四氯化钛,665mL水溶解509.47g六水硝酸钇和3.99g醋酸,665mL水溶解392.02g三氯化铝,得到钛溶液、钇溶液和铝溶液;向钛溶液中加入62.75g硬脂酸单甘油酯,用氨水调节溶液pH值至7,而后加热溶液至50℃,使钛溶液发生水解,得到均匀的白色乳液;将钇溶液和铝溶液依次加入乳液,调节溶液pH值为9.5,加热溶液至85℃并持续搅拌3h;过滤得到水解沉淀,经乙醇和去离子水清洗后,650℃焙烧4h得到含有15%Y2O3和15%γ-Al2O3的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体970g。
(2)催化剂泥料的制备
用400mL水溶解216.9g偏钨酸铵,用300mL水溶解146g四水硫酸高铈,而后将钨液和铈液依次加入至816g的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中搅拌均匀;溶液搅拌均匀后加入40g蒙脱石、44g玻璃纤维、19g甲基纤维素和12g聚乙烯醇,充分搅拌至肉眼观察不到明显的玻璃纤维成分;在密封条件下陈腐36h,得到催化剂泥料。
(3)平板式催化剂的制备
将上述步骤中制得的催化剂泥料由挤出机挤出后均匀布置在不锈钢网板上,经6级辊压将泥料均匀涂覆在不锈钢网板上;在100℃条件下干燥3h,经压褶和剪切后在600℃条件下焙烧3h,得到平板式高温SCR脱硝催化剂。
制得的催化剂中各组分质量百分比为:三氧化钨15%,硫酸高铈10%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体68%,二氧化硅2.7%,三氧化二铝3%,氧化钙1.3%。
实施例4
实施例4描述了又一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂及其制备方法,具体的步骤包括:
(1)TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
分别用11.25L水溶解2133.9g四氯化钛,261mL水溶解169.70g六水硝酸钇和1.88g醋酸,577mL水溶解130.67g三氯化铝,得到钛溶液、钇溶液和铝溶液;向钛溶液中加入60.24g硬脂酸单甘油酯,用氨水调节溶液pH值至7,而后加热溶液至50℃,使钛溶液发生水解,得到均匀的白色乳液;将钇溶液和铝溶液依次加入乳液,调节溶液pH值为10,加热溶液至85℃并持续搅拌2.5h;过滤得到水解沉淀,经乙醇和去离子水清洗后,670℃焙烧4.5h得到含有5%Y2O3和5%γ-Al2O3的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体957g。
(2)催化剂泥料的制备
用450mL水溶解173.5g偏钨酸铵,用250mL水溶解146g四水硫酸高铈,而后将钨液和铈液依次加入至864g的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中搅拌均匀;溶液搅拌均匀后加入32g蒙脱石、40g玻璃纤维、21g甲基纤维素和13g聚乙烯醇,充分搅拌至肉眼观察不到明显的玻璃纤维成分;在密封条件下陈腐48h,得到催化剂泥料。
(3)平板式催化剂的制备
将上述步骤中制得的催化剂泥料由挤出机挤出后均匀布置在不锈钢网板上,经6级辊压将泥料均匀涂覆在不锈钢网板上;在110℃条件下干燥2h,经压褶和剪切后在700℃条件下焙烧8h,得到平板式高温SCR脱硝催化剂。
制得的催化剂中各组分质量百分比为:三氧化钨12%,硫酸高铈10%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体72%,二氧化硅2%,三氧化二铝3%,氧化钙1%。
对比实例
以现有技术中常规的商业平板式SCR脱硝催化剂作为对比样品,测试催化剂中各组分质量百分比为:五氧化二钒1.5%,三氧化钨5.8%,二氧化钛84.3%,二氧化硅4.1%,三氧化二铝3.5%,氧化钙0.8%。
将对比样品与实施例1至4中制得的催化剂在750℃下进行高温稳定性实验,模拟烟气工况为:NO为700mg/m3,NH3/NO摩尔比为1.0,SO2为500mg/m3,O2为3%,H2O为6%,空速为5000h-1,催化剂活性变化情况及对比如图1所示。
由图1可以看出,本发明实施例提供的催化剂具有优异的热稳定性和脱硝效率,在750℃的高温烟气条件下,实施例1至4中制得的催化剂的活性优于对比样品催化剂,且168h后NOx脱除率下降值不超过5%,催化剂的热稳定性明显优于对比样品。
应理解,上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施,并非具体实施方式的穷举,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂,为平板状结构,其特征在于,其包含组分和质量百分比为:三氧化钨10~25%,硫酸高铈5~15%,TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体55~85%,二氧化硅2~5%,三氧化二铝0.5~4%,氧化钙0.5~1.5%。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中,Y2O3的质量百分比为5~15%,γ-Al2O3的质量百分比为5~15%。
3.权利要求1或2所述的高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1.TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体的制备
用10℃水溶解四氯化钛得到四氯化钛溶液,向四氯化钛溶液中加入硬脂酸单甘油酯并搅拌均匀,并用体积浓度为30%的氨水调节溶液pH值至6.5~7.5,加热溶液至50℃使钛发生水解,得到均匀的白色乳液;向溶液中依次加入硝酸钇的醋酸溶液和三氯化铝溶液,搅拌均匀后用氨水将溶液pH值调至9~10,于85℃下持续搅拌2~4h;过滤得到水解沉淀并依次用乙醇和去离子水清洗,焙烧后制备得到TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体;
步骤2.催化剂泥料的制备
向所述步骤1中得到的TiO2-Y2O3-γ-Al2O3复合纳米载体中依次加入偏钨酸铵溶液和硫酸高铈溶液并搅拌均匀,再加入结构助剂并搅拌;在密封条件下陈腐24~48h,制备得到催化剂泥料;
步骤3.平板式催化剂的制备
将所述步骤2中得到的催化剂泥料由挤出机挤出后,经多级辊压均匀涂覆在不锈钢网板上,再经干燥、压褶、剪切和焙烧,制备得到所述高温烟气用平板式SCR脱硝催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,四氯化钛溶液浓度为0.5~1.5mol/L,加入四氯化钛溶液的硬脂酸单甘油酯与四氯化钛摩尔比为0.01:1~0.03:1。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,硝酸钇的醋酸溶液浓度为1.5~3mol/L,溶液中醋酸浓度为0.05~0.15mol/L。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,三氯化铝溶液浓度为1.5~3mol/L。
7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,结构助剂由蒙脱石、玻璃纤维、甲基纤维素和聚乙烯醇组成。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述结构助剂中,蒙脱石在所述催化剂泥料中的质量百分比为1~5%;玻璃纤维长度为3~9mm,在所述催化剂泥料中的质量百分比为1~5%;甲基纤维素在所述催化剂泥料中的质量百分比为0.5~3%;聚乙烯醇在所述催化剂泥料中的质量百分比为0.5~1%。
9.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,辊压级数为3~6级。
10.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,干燥温度为80~140℃,干燥时间为2~6h;焙烧温度为450~700℃,焙烧时间为4~8h。
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