CN113117519A - 一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂及其制备方法，属于环境保护技术领域。该脱硝剂的制备方法为将氯代十六烷基吡啶在水中溶解后，向其中加入脱硝剂载体金属硝酸盐经搅拌得到载体金属的混合溶液，其中，脱硝剂载体金属成分为Mg、La和Ce，在搅拌下，向S1中的混合溶液中缓慢加入碱溶液调节pH至10‑12，加毕后在室温下搅拌10‑16h，使得溶液中金属离子形成氢氧化物混合沉淀；将S2中的混合沉淀进行低温干燥后转入炉窑中进行高温焙烧得到复合金属载体；将钛酸丁酯在乙醇中溶解后，向其中加入复合金属载体对钛进行浸渍吸附，浸渍完成后得到含有钛的载体；将含有钛的载体进行低温干燥后，转入炉窑中进行高温焙烧。该脱硝剂具有很好的低温活性，且使用寿命长。

Description

一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂及其制备方法。
背景技术
煤炭目前依然是我国最重要且消耗量最大的能源，煤炭在燃烧后的烟气中所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物(NOX)等有害物质是造成大气污染、酸雨、温室效应等环境问题的主要根源。特别是燃煤烟气中的氮氧化物(NOX)，是大气污染的主要污染物之一，相比于二氧化硫和烟尘容易去除的优点，燃煤烟气中氮氧化物(NOx)的脱硝要更加的困难，在脱硝技术中，选择性催化还原脱硝技术能够利用氨气和催化剂的作用将NOx转化为N2，是最重要的脱硝技术之一，催化剂的选择是选择性催化还原脱硝技术的关键，燃煤烟气相比于石化能源烟气相比，其烟气温度低，且成分更加复杂，采用常规的SCR催化剂用于燃煤烟气的脱硝存在催化剂使用时间短以及低温催化效果差的缺陷。
发明内容
基于此，针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其制备方法采用溶胶凝胶法制备获得脱硝剂载体，以该载体吸附含钛离子，经焙烧制备获得，该脱硝剂载体金属成分为Mg、La和Ce，Mg、La和Ce的摩尔比之比为7:2:(0.5-2)，负载物成分为TiO2，将上述脱硝剂用于燃煤烟气脱硝具有良好的催化活性，且催化剂使用时间长。
为了解决本发明提出的上述技术问题，本发明提供一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1:将氯代十六烷基吡啶在水中溶解后，向其中加入脱硝剂载体金属硝酸盐经搅拌得到载体金属的混合溶液，其中，脱硝剂载体金属成分为Mg、La和Ce，Mg、La和Ce的摩尔比之比为7:2:(0.5-2)；
S2:在搅拌下，向S1中的混合溶液中缓慢加入碱溶液调节pH至10-12，加毕后在室温下搅拌10-16h，使得溶液中金属离子形成氢氧化物混合沉淀；
S3:将S2中的混合沉淀进行低温干燥后转入炉窑中进行高温焙烧得到MgO/La2O3/Ce2O3复合金属载体；
S4:将钛酸丁酯在乙醇中溶解后，向其中加入复合金属载体对钛进行浸渍吸附，浸渍完成后得到含有钛的载体；
S5:将含有钛的载体在低温下进行干燥后，转入炉窑中进行高温焙烧即得燃煤烟气脱硝用脱硝剂。
进一步地，S1所述载体金属在水中的加入量按照0.8-1.2mol/L水。
进一步地，S1所述氯代十六烷基吡啶在水中的加入量按照0.2-0.4mol/L水。
进一步地，S2所述碱溶液为质量浓度为5％-10％的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
进一步地，S3所述低温干燥为在热风循环干燥箱中于温度为50-80℃下干燥12-14h。
进一步地，S3所述高温焙烧为在焙烧炉中于温度400-450℃下焙烧2-4h。
进一步地，S4所述钛酸丁酯在乙醇中的质量浓度为40-60g/L，所述复合金属载体与所述钛酸丁酯与S1所述复合金属载体的摩尔比例按照(0.08-0.15):1。
进一步地，S4所述浸渍为在15-30℃下搅拌2-4h并静置8-10h。
本发明还提供根据上述方法制备得到的燃煤烟气脱硝用脱硝剂，所述脱硝剂由MgO/La2O3/Ce2O3作为复合金属载体对TiO2进行负载制得。
进一步地，该脱硝剂中，Mg、La、Ce和Ti的摩尔比为7:2:(0.5-2):(1-1.5)。
该脱硝剂适合用于190-220℃的燃煤烟气的脱硝，应用条件为，NO的体积浓度为500-1500ppm，0-20ppm的SO2，含水率为0-1％，还原气体为氨气，其浓度与NO浓度相同，氧气体积浓度为1-10％，空速20000-60000h-1。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有的优点是：本发明选用廉价的Mg配合La和Ce在氯代十六烷基吡啶的水溶液通过溶胶凝胶法制备催化剂载体，采用浸渍法对Ti进行吸附，所获得的脱硝剂本发明提供的脱硝剂具有优异的脱硝活性，能够在190-220℃的燃煤烟气中作为脱硝剂使用，氨氮化物的转化率能够达到90％以上，且在运行240h后依然能够维持初始活性的98％。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将0.3mol氯代十六烷基吡啶加入1L水中溶解，向其中加入7mol的Mg(NO3)2、2mol的La(NO3)3·6H2O和1mol的Ce(NO3)3·6H2O，搅拌均匀得到载体溶液。向该载体溶液中加入质量浓度为10％的氢氧化钠溶液调节pH至10，加毕后在室温下搅拌12h，使得溶液中金属离子形成氢氧化物混合沉淀。将该混合沉淀在热风循环干燥箱中于温度为65℃下干燥14h，转入焙烧炉于温度450℃下焙烧3h得到MgO/La2O3/Ce2O3复合金属载体。将1mol的钛酸丁酯在乙醇中溶解制成浓度为40g/L的溶液，向其中加入上述焙烧后的复合金属载体在室温下搅拌3h并静置8h。浸渍完成后将含有钛的载体从溶液中分离，置于热风循环干燥箱中于温度为65℃下干燥14h，转入焙烧炉于温度450℃下焙烧3h即得燃煤烟气脱硝用脱硝剂。
将制备得到的燃煤烟气脱硝用脱硝剂进行模拟燃煤烟气脱硝试验，模拟烟气条件为NO的体积浓度为1000ppm，20ppm的SO2，含水率为1％，还原气体为氨气，其浓度与NO浓度相同，氧气体积浓度为5％，空速40000h-1，所制备得到的脱硝剂在在205℃下的转化率可以达到93％，在运行240h后催化活性依然能够维持在98％以上。
实施例2
将0.3mol氯代十六烷基吡啶加入1L水中溶解，向其中加入7mol的Mg(NO3)2、2mol的La(NO3)3·6H2O和0.5mol的Ce(NO3)3·6H2O，搅拌均匀得到载体溶液。向该载体溶液中加入质量浓度为10％的氢氧化钠溶液调节pH至10，加毕后在室温下搅拌12h，使得溶液中金属离子形成氢氧化物混合沉淀。将该混合沉淀在热风循环干燥箱中于温度为65℃下干燥14h，转入焙烧炉于温度450℃下焙烧3h得到MgO/La2O3/Ce2O3复合金属载体。将1mol的钛酸丁酯在乙醇中溶解制成浓度为40g/L的溶液，向其中加入上述焙烧后的复合金属载体在室温下搅拌3h并静置8h。浸渍完成后将含有钛的载体从溶液中分离，置于热风循环干燥箱中于温度为65℃下干燥14h，转入焙烧炉于温度450℃下焙烧3h即得燃煤烟气脱硝用脱硝剂。
将制备得到的燃煤烟气脱硝用脱硝剂进行模拟燃煤烟气脱硝试验，模拟烟气条件为NO的体积浓度为1000ppm，20ppm的SO2，含水率为1％，还原气体为氨气，其浓度与NO浓度相同，氧气体积浓度为5％，空速40000h-1，所制备得到的脱硝剂在在195℃下的转化率可以达到90％，在运行240h后催化活性依然能够维持在98％以上。
实施例3
将0.3mol氯代十六烷基吡啶加入1L水中溶解，向其中加入7mol的Mg(NO3)2、2mol的La(NO3)3·6H2O和2mol的Ce(NO3)3·6H2O，搅拌均匀得到载体溶液。向该载体溶液中加入质量浓度为10％的氢氧化钠溶液调节pH至10，加毕后在室温下搅拌12h，使得溶液中金属离子形成氢氧化物混合沉淀。将该混合沉淀在热风循环干燥箱中于温度为65℃下干燥14h，转入焙烧炉于温度450℃下焙烧3h得到MgO/La2O3/Ce2O3复合金属载体。将1mol的钛酸丁酯在乙醇中溶解制成浓度为40g/L的溶液，向其中加入上述焙烧后的复合金属载体在室温下搅拌3h并静置8h。浸渍完成后将含有钛的载体从溶液中分离，置于热风循环干燥箱中于温度为65℃下干燥14h，转入焙烧炉于温度450℃下焙烧3h即得燃煤烟气脱硝用脱硝剂。
将制备得到的燃煤烟气脱硝用脱硝剂进行模拟燃煤烟气脱硝试验，模拟烟气条件为NO的体积浓度为1000ppm，20ppm的SO2，含水率为1％，还原气体为氨气，其浓度与NO浓度相同，氧气体积浓度为5％，空速40000h-1，所制备得到的脱硝剂在在210℃下的转化率可以达到91％，在运行240h后催化活性依然能够维持在98％以上。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:将氯代十六烷基吡啶在水中溶解后，向其中加入脱硝剂载体金属硝酸盐经搅拌得到载体金属的混合溶液，其中，脱硝剂载体金属成分为Mg、La和Ce，Mg、La和Ce的摩尔比为7:2:(0.5-2)；
S2:在搅拌下，向S1中的混合溶液中缓慢加入碱溶液调节pH至10-12，加毕后在室温下搅拌10-16h，使得溶液中金属离子形成氢氧化物混合沉淀；
S3:将S2中的混合沉淀进行低温干燥后转入炉窑中进行高温焙烧得到MgO/La2O3/Ce2O3复合金属载体；
S4:将钛酸丁酯在乙醇中溶解后，向其中加入复合金属载体对钛进行浸渍吸附，浸渍完成后得到含有钛的载体；
S5:将含有钛的载体进行低温干燥后，转入炉窑中进行高温焙烧即得燃煤烟气脱硝用脱硝剂。
2.根据权利要求1所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S1所述载体金属在水中的加入量按照0.8-1.2mol/L水。
3.根据权利要求1所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S1所述氯代十六烷基吡啶在水中的加入量按照0.2-0.4mol/L水。
4.根据权利要求1所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S2所述碱溶液为质量浓度为5％-10％的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
5.根据权利要求1所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S3和S5所述低温干燥为在热风循环干燥箱中于温度为50-80℃下干燥12-14h。
6.根据权利要求1所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S3和S5所述高温焙烧为在焙烧炉中于温度400-450℃下焙烧2-4h。
7.根据权利要求1所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S4所述钛酸丁酯在乙醇中的质量浓度为40-60g/L，所述复合金属载体与所述钛酸丁酯与S1所述复合金属载体的摩尔比例按照(0.08-0.15):1。
8.根据权利要求1或7所述一种燃煤烟气脱硝用脱硝剂的制备方法，其特征在于，S4所述浸渍为在15-30℃下搅拌2-4h并静置8-10h。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的燃煤烟气脱硝用脱硝剂，其特征在于，所述脱硝剂由MgO/La2O3/Ce2O3作为复合金属载体对TiO2进行负载制得。
10.根据权利要求9所述燃煤烟气脱硝用脱硝剂，其特征在于，Mg、La、Ce和Ti的摩尔比为7:2:(0.5-2):(1-1.5)。
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