CN115282978B - 一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂及其制备方法，燃机催化剂包括空白催化剂基体和负载于空白催化剂基体上的活性组分，空白催化剂基体的主要成分为TiO2，活性组分包括V2O5、WO3、MoO3、MgO与CoO。采用本发明的燃机催化剂，可实现燃机启动阶段NO2的脱除以及低温下NO的脱除，解决了部分燃机启动阶段的“冒黄烟”现象，以及燃机启动阶段无法投运的问题；本发明的燃机催化剂，既具有对NO、NO2的催化还原功能，又具有对CO的氧化分解功能，采用本发明的燃机催化剂，可实现NO、NO2和CO的联合脱除，大大简化了脱硝系统，节省了脱硝装置反应器的空间。

Description

一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂及其制备方法。
背景技术
当前，火电厂排放的燃机污染物的主要包括NO、NO2、CO，其中部分燃机启动阶段存在不同程度的冒黄烟现象，造成了严重环境污染。根据有关研究，燃机启动阶段中冒黄烟现象的产生是由于该运行工况下主燃料少，扩散燃烧燃料多、火焰温度高，同时启动阶段燃烧不完全而生成的较高浓度的CO、未燃尽碳氢等，均促成NO转NO2的转化率大幅升高，使烟气中NO2浓度显著升高。由于NO2气体为红棕色，被稀释后烟气呈黄褐色，此时燃机电厂排烟出现冒黄烟现象。
同时燃机启动阶段SCR脱硝催化剂反应区温度较低，常规SCR脱硝催化剂的有效脱硝温度窗口为300-420℃。而针对燃机启动阶段，余热锅炉内烟气温度较低，以及脱硝催化剂温度窗口(两级受热面间)烟温较低的问题，需考虑调整催化剂设计选型，以满足200-280℃烟温区间的脱硝反应需要。
综上，常规SCR脱硝催化剂无法满足燃机尾气NO、NO2和CO的脱除，也无法满足启动阶段低负荷下的运行需求。而目前对NO、NO2和CO同时催化脱除复合型催化剂制备的研究较少，在国内燃机上亦鲜有应用。
因此，现阶段需要围绕燃机多污染物脱除及脱硝低负荷下投运的难点，通过NO/NO2/CO脱除配方研发，开发出具有低负荷下高活性、高效脱除NO、NO2、CO的复合型燃机用催化剂，能够实现燃机启动阶段脱硝投运及消除冒黄烟的现象，从而达到燃机烟气NOx深度减排和CO等多污染物的脱除。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂及其制备方法，采用本发明的燃机催化剂，能够实现燃机启动阶段脱硝投运，消除冒黄烟的现象，从而达到燃机烟气NOx深度减排和CO等多污染物的脱除。
本申请实施例一方面提出一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂，包括空白催化剂基体和负载于空白催化剂基体上的活性组分，所述空白催化剂基体的主要成分为TiO2，活性组分包括V2O5、MoO3、MgO与CoO，以燃机催化剂的质量为100％计，其中V2O5的占比为0.5-4％，MoO3的占比为1-5％，MgO的占比为1-3％，CoO的占比为1-2％。
在一些实施例中，所述活性组分还包括WO3，WO3的占比为1-5％。
在一些实施例中，当WO3和MoO3同时存在时，WO3和MoO3的质量比为1：2。
本申请实施例另一方面提出一种上述的燃机催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取偏钒酸氨、仲钼酸氨和偏钨酸氨，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第一盐溶液，向第一盐溶液中加入空白催化剂基体，经过浸泡和超声震荡后取出，然后进行干燥、焙烧，空白催化剂基体表面生成V2O5、WO3、MoO3，得到第一前驱体；
S2，称取乙酸镁四水化合物，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第二盐溶液，向第二盐溶液中加入第一前驱体，经过浸泡和超声震荡后取出，然后进行干燥、焙烧，第一前驱体表面生成MgO，得到第二前驱体；
S3，称取硝酸钴六水化合物，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第三盐溶液，向第三盐溶液中加入第二前驱体，经过浸泡、超声震荡和干燥后取出，在还原性气氛下焙烧，第二前驱体表面生成CoO，得到燃机催化剂成品。
在一些实施例中，空白催化剂基体的吸水率的测定方法为：取样干燥的空白催化剂基体称重为m1；清水浸泡一段时间取出，超声震荡至无大颗粒凝聚，称重为m2，计算吸水率w＝(m2-m1)/m1；根据空白催化剂基体的吸水率，确定第一盐溶液、第二盐溶液和第三盐溶液的浓度。
在一些实施例中，所述步骤S1中，浸泡时间为2-10分钟，超声震荡时间为2-10分钟，干燥温度为100-150℃，干燥时间为2-4小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8小时。
在一些实施例中，所述步骤S2中，浸泡时间为2-10分钟，超声震荡时间为2-10分钟，干燥温度为100-150℃，干燥时间为2-4小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8小时。
在一些实施例中，所述步骤S3中，浸泡时间为2-10分钟，超声震荡时间为2-10分钟，干燥温度为100-150℃，干燥时间为2-4小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8小时。
在一些实施例中，所述步骤S3中，还原性气氛为NH3气氛。
在一些实施例中，所述步骤S2中，乙酸镁四水化合物替换为硝酸镁。
本申请实施例第三方面提出一种上述的燃机催化剂在火电厂排放的燃机污染物的脱除中的应用。
本发明的有益效果为：
(1)采用本发明的燃机催化剂，可实现燃机启动阶段NO2的脱除以及低温下NO的脱除，解决了部分燃机启动阶段的“冒黄烟”现象，以及燃机启动阶段无法投运的问题；
(2)本发明的燃机催化剂，既具有对NO、NO2的催化还原功能，又具有对CO的氧化分解功能，采用本发明的燃机催化剂，可实现NO、NO2和CO的联合脱除，克服了传统技术中需要单独脱除几种气体而导致的工艺复杂的难题，大大简化了脱硝系统，节省了脱硝装置反应器的空间，降低了减排过程中系统所产生的阻力；
(3)本发明的燃机催化剂的制作方法简单，易于工业化生产。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明通过利用已成型的主要成分为TiO2的空白催化剂基体，分别浸渍负载V、W、Mo、Co、Mg等不同活性组分，以及调整合适的成分配比，在保证其NO脱除效果的同时，强化其对NO2和CO的催化还原和催化氧化，从而获得具有多污染脱除功能的复合型燃机用燃机催化剂。
本申请实施例一方面提出一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂，包括空白催化剂基体和负载于空白催化剂基体上的活性组分，空白催化剂基体的主要成分为TiO2，活性组分包括V2O5、MoO3、MgO与CoO，以燃机催化剂的质量为100％计，其中V2O5的占比为0.5-4％，MoO3的占比为1-5％，MgO的占比为1-3％，CoO的占比为1-2％。
在一些具体的实施例中，活性组分还包括WO3，WO3的占比为1-5％。
在一些具体的实施例中，当WO3和MoO3同时存在时，WO3和MoO3的质量比约为1：2。MoO3的质量会更多一些，是因为MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度，WO3用于扩宽催化剂在高温下的适应温度，去除冒黄烟现象的主要是要脱除NO2，而NO2在燃机启动阶段时温度比较低，需要更多的去扩宽催化剂在低温条件下的适应温度。因此将WO3和MoO3的质量比限定为1：2，既大幅度扩宽催化剂在低温下的适应温度，又扩宽了催化剂在高温下的适应温度。
本申请实施例另一方面提出一种上述的燃机催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)测定空白催化剂基体的吸水率：取样一小块干燥的空白催化剂基体称重为m1，清水浸泡5分钟后，取出后进行超声震荡，保证无大颗粒凝聚，称重为m2，计算吸水率w＝(m2-m1)/m1。根据空白催化剂基体的吸水率，确定第一盐溶液、第二盐溶液和第三盐溶液的浓度。
(2)首先进行主活性成分的浸渍负载：称取一定量的偏钒酸氨、仲钼酸氨和偏钨酸氨，基于空白催化剂基体的吸水率，配制成一定浓度的第一盐溶液，向第一盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡2-10分钟，超声震荡2-10分钟后取出，在100-150℃条件下干燥2-4小时。干燥后，取出试样。在400-500℃条件下，焙烧4-8个小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3、MoO3等氧化物，得到第一前驱体。V2O5为主要的脱硝成分，WO3和MoO3可以拓宽催化剂的适应温度。
(3)称取一定量乙酸镁四水化合物或硝酸镁，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第二盐溶液，向第二盐溶液中加入第一前驱体，浸泡2-10分钟，超声震荡2-10分钟后取出，在100-150℃条件下干燥2-4小时。干燥后，取出试样。在400-500℃条件下，焙烧4-8个小时。第一前驱体表面生成MgO，得到第二前驱体。
(4)称取一定量的硝酸钴六水化合物，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第三盐溶液，向第三盐溶液中加入第二前驱体，浸泡2-10分钟，超声震荡2-10分钟后取出，在100-150℃条件下干燥2-4小时。干燥后，取出试样。在还原性气氛下焙烧，焙烧温度为400-500℃条件下焙烧4-8个小时。第二前驱体表面生成CoO，得到燃机催化剂成品。
在一些具体的实施例中，还原性气氛为NH3气氛。
不同的Mg、Co配比，可以起到NO2的有效还原和CO的有效氧化。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。在实际应用中，可根据需要来调节MgO和CoO的质量百分比。通常情况下，MgO和CoO的质量比为1：1。如果需要脱除的NO2较多，则MgO的添加量需多于CoO的添加量，比如MgO和CoO的质量比为2：1。如果需要脱除的CO较多，则MgO的添加量需少于CoO的添加量，比如MgO和CoO的质量比为1：2。
需要说明的是，浸泡时间控制在2-10分钟，是由于若低于2分钟，则活性成分负载较少，NO、NO2和CO的联合脱除能力较弱；但也并非浸泡时间越多越好，若高于10分钟，则某一氧化物活性成分负载过多，会影响到其他氧化物的负载，就会导致某一种污染物脱除效果好，但其他污染物脱除效果差。
借助XPS、XRD、XRF等表征手段以及催化剂检测评估研究表明，在200-280℃区间中，本发明的燃机多污染物脱除催化剂的NO脱硝效率达到90％以上；NO2的脱硝效率为达到80％以上；CO的脱除效率为达到80％以上。本发明的燃机催化剂在脱除NO的同时，还具有脱硝NO2和CO的功能，且具有在燃机启动阶段低温下的脱硝功能，从而实现燃机的全负荷脱硝。
本申请实施例第三方面提出一种上述制备方法制备出的燃机催化剂在火电厂排放的燃机污染物的脱除中的应用。
采用本发明的燃机催化剂，可实现燃机启动阶段NO2的脱除以及低温下NO的脱除，解决了部分燃机启动阶段的“冒黄烟”现象，以及燃机启动阶段无法投运的问题。
本发明的燃机催化剂，既具有对NO、NO2的催化还原功能，又具有对CO的氧化分解功能，采用本发明的燃机催化剂，可实现NO、NO2和CO的联合脱除，克服了传统技术中需要单独脱除几种气体而导致的工艺复杂的难题，大大简化了脱硝系统，节省了脱硝装置反应器的空间，降低了减排过程中系统所产生的阻力。
本发明的燃机催化剂的制作方法简单，易于工业化生产。
以下通过具体的实施例和对比例来对本发明做进一步阐述。
实施例1
称取82g的偏钒酸氨、1000g的仲钼酸氨和123g的偏钨酸氨，配制成含V、Mo、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为2％，仲钼酸氨浓度为4％，偏钨酸氨浓度为4％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4个小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、MoO3、WO3，得到第一前驱体。
称取80g的乙酸镁四水化合物，配制成浓度6％的乙酸镁溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在120℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在450℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在第一前驱体的表面生成MgO，得到第二前驱体。
称取96g的硝酸钴六水化合物，配制成浓度为6％的硝酸钴盐溶液，向该盐溶液中加入第二前驱体，浸泡3分钟，超声震荡3分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，在NH3气氛下焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在第二前驱体的表面生成CoO，得到燃机催化剂成品。以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为1.5％，WO3的占比为3％，MoO3的占比为2％，MgO的占比为2％，CoO的占比为1.5％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表1。
对比例1
称取72g的偏钒酸氨、105g的偏钨酸氨，配制成含V、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为1.5％，偏钨酸氨浓度为3.4％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3，得到燃机催化剂成品，以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为2.2％，WO3的占比为3.7％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表1。
对比例2
称取78g的偏钒酸氨、110g的偏钨酸氨，配制成含V、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为1.7％，偏钨酸氨浓度为3.6％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3，得到第一前驱体。
称取800g的仲钼酸氨，配制成浓度3％的含Mo的盐溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成MoO3，得到燃机催化剂成品。以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为2.0％，WO3的占比为3.5％，MoO3的占比为2.5％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表1。
对比例3
称取85g的偏钒酸氨、115g的偏钨酸氨，配制成含V、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为1.9％，偏钨酸氨浓度为3.8％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3，得到第一前驱体。
称取900g的仲钼酸氨，配制成浓度3.5％的含Mo的盐溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成MoO3，得到第二前驱体。
称取70g的乙酸镁四水化合物，配制成浓度5％的乙酸镁溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在120℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在450℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在第一前驱体的表面生成MgO，得到燃机催化剂成品。以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为1.7％，WO3的占比为3.3％，MoO3的占比为2.3％，MgO的占比为2.2％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表1。
表1为实施例1和对比例1～3中获得的催化剂对NO、NO2、CO脱除率对比。
表1
NO脱除率 NO2脱除率 CO脱除率
实施例1 80.3％ 80.4％ 80.5％
对比例1 58.6％ 30.6％ 40.3％
对比例2 82.7％ 32.3％ 40.7％
对比例3 81.8％ 82.3％ 41.2％
通过实施例1与对比例1的NO、NO2、CO脱除率的比较，可以看出，实施例1的NO、NO2、CO的脱除率明显高于对比例1。是由于对比例1中没有负载MoO3、MgO、CoO。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度。负载的V2O5和WO3用于NO的脱除，但由于没有负载MoO3导致催化剂没有扩宽低温下的适应温度，进而影响了低温下NO的脱除。
通过实施例1与对比例2的NO、NO2、CO脱除率的比较，可以看出，实施例1的NO脱除率略低于对比例2，相差很小。但实施例1的NO2、CO脱除率明显高于对比例2。是由于对比例2中没有负载MgO、CoO。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。
而对比例2与对比例1相比较，对比例2的NO脱除率明显高于对比例1，是由于对比例2较对比例1多负载了MoO3，MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度，因此提高了催化剂在低温下NO的脱除。
通过实施例1与对比例3的NO、NO2、CO脱除率的比较，可以看出，实施例1的NO、NO2的脱除率略低于对比例3，相差很小。但实施例1的CO的脱除率明显高于对比例3。是由于对比例3中没有负载CoO，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。
而对比例3与对比例2相比较，对比例3的NO2脱除率明显高于对比例2，是由于对比例3较对比例2多负载了MgO，MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，因此提高了催化剂对NO2的脱除率。
而对比例3与对比例1相比较，对比例3的NO、NO2脱除率明显高于对比例1，是由于对比例3较对比例1多负载了MoO3、MgO，MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度，因此提高了催化剂在低温下NO的脱除。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，因此提高了催化剂对NO2的脱除率。
采用本发明的燃机催化剂，可实现燃机启动阶段NO2的脱除以及低温下NO的脱除，解决了部分燃机启动阶段的“冒黄烟”现象，以及燃机启动阶段无法投运的问题。
本发明的燃机催化剂，既具有对NO、NO2的催化还原功能，又具有对CO的氧化分解功能，采用本发明的燃机催化剂，可实现NO、NO2和CO的联合脱除，克服了传统技术中需要单独脱除几种气体而导致的工艺复杂的难题，大大简化了脱硝系统，节省了脱硝装置反应器的空间，降低了减排过程中系统所产生的阻力。
实施例2
称取82g的偏钒酸氨、1000g的仲钼酸氨和123g的偏钨酸氨，配制成含V、Mo、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为2％，仲钼酸氨浓度为4％，偏钨酸氨浓度为4％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡5分钟，超声震荡5分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4个小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、MoO3、WO3，得到第一前驱体。
称取370g的硝酸镁，配制成浓度6％的硝酸镁溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在120℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在450℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在第一前驱体的表面生成MgO，得到第二前驱体。
称取100g的硝酸钴六水化合物，配制成浓度为6％的硝酸钴盐溶液，向该盐溶液中加入第二前驱体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，在NH3气氛下焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在第二前驱体的表面生成CoO，得到燃机催化剂成品。以燃机催化剂的质量为100％计，V2O5的占比为2.5％，WO3的占比为4％，MoO3的占比为2.5％，MgO的占比为2.5％，CoO的占比为2％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表2。
对比例4
称取80g的偏钒酸氨、110g的偏钨酸氨，配制成含V、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为1.5％，偏钨酸氨浓度为3.4％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3，得到燃机催化剂成品，以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为3.0％，WO3的占比为4.5％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表2。
对比例5
称取80g的偏钒酸氨、110g的偏钨酸氨，配制成含V、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为1.5％，偏钨酸氨浓度为3.4％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3，得到第一前驱体。
称取1100g的仲钼酸氨，配制成浓度4％的含Mo的盐溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成MoO3，得到燃机催化剂成品。以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为2.8％，WO3的占比为4.2％，MoO3的占比为3.0％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表2。
对比例6
称取80g的偏钒酸氨、110g的偏钨酸氨，配制成含V、W的盐溶液，在盐溶液中，偏钒酸氨浓度为1.5％，偏钨酸氨浓度为3.4％，向该盐溶液中加入空白催化剂基体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成V2O5、WO3，得到第一前驱体。
称取1100g的仲钼酸氨，配制成浓度4％的含Mo的盐溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在110℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在400℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在空白催化剂基体的表面生成MoO3，得到第二前驱体。
称取370g的硝酸镁，配制成浓度6％的硝酸镁溶液，向该盐溶液中加入第一前驱体，浸泡8分钟，超声震荡8分钟后取出，在120℃条件下干燥2小时。干燥后，取出试样。在450℃条件下，焙烧4小时，从而随着盐类的分解，在第一前驱体的表面生成MgO，得到燃机催化剂成品。以燃机催化剂的质量为100％计，其中，V2O5的占比为2.8％，WO3的占比为4.2％，MoO3的占比为2.8％，MgO的占比为2.7％。
采用模拟烟气进行性能评价，烟气条件为NO、NO2、CO、O2、H2O，同时N2作为平衡气，温度为200℃。评价结果见表2。
表2为实施例2和对比例4～6中获得的催化剂对NO、NO2、CO脱除率对比。
表2
NO脱除率 NO2脱除率 CO脱除率
实施例2 85.3％ 84.4％ 85.5％
对比例4 62.6％ 35.6％ 42.3％
对比例5 87.7％ 38.3％ 43.7％
对比例6 86.8％ 85.3％ 42.2％
通过实施例2与对比例4的NO、NO2、CO脱除率的比较，可以看出，实施例2的NO、NO2、CO的脱除率明显高于对比例4。是由于对比例4中没有负载MoO3、MgO、CoO。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度。负载的V2O5和WO3用于NO的脱除，但由于没有负载MoO3导致催化剂没有扩宽低温下的适应温度，进而影响了低温下NO的脱除。
通过实施例2与对比例5的NO、NO2、CO脱除率的比较，可以看出，实施例2的NO脱除率略低于对比例5，相差很小。但实施例2的NO2、CO脱除率明显高于对比例5。是由于对比例5中没有负载MgO、CoO。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。
而对比例5与对比例4相比较，对比例5的NO脱除率明显高于对比例4，是由于对比例5较对比例4多负载了MoO3，MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度，因此提高了催化剂在低温下NO的脱除。
通过实施例2与对比例6的NO、NO2、CO脱除率的比较，可以看出，实施例2的NO、NO2的脱除率略低于对比例6，相差很小。但实施例2的CO的脱除率明显高于对比例6。是由于对比例6中没有负载CoO，CoO的作用在于脱除烟气中的CO。
而对比例6与对比例5相比较，对比例6的NO2脱除率明显高于对比例5，是由于对比例6较对比例5多负载了MgO，MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，因此提高了催化剂对NO2的脱除率。
而对比例6与对比例4相比较，对比例6的NO、NO2脱除率明显高于对比例4，是由于对比例6较对比例4多负载了MoO3、MgO，MoO3用于扩宽催化剂在低温下的适应温度，因此提高了催化剂在低温下NO的脱除。MgO的作用在于脱除烟气中的NO2，因此提高了催化剂对NO2的脱除率。
采用本发明的燃机催化剂，可实现燃机启动阶段NO2的脱除以及低温下NO的脱除，解决了部分燃机启动阶段的“冒黄烟”现象，以及燃机启动阶段无法投运的问题。
本发明的燃机催化剂，既具有对NO、NO2的催化还原功能，又具有对CO的氧化分解功能，采用本发明的燃机催化剂，可实现NO、NO2和CO的联合脱除，克服了传统技术中需要单独脱除几种气体而导致的工艺复杂的难题，大大简化了脱硝系统，节省了脱硝装置反应器的空间，降低了减排过程中系统所产生的阻力。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种用于多种污染物脱除的燃机催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，称取偏钒酸氨、仲钼酸氨和偏钨酸氨，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第一盐溶液，向第一盐溶液中加入空白催化剂基体，经过浸泡和超声震荡后取出，然后进行干燥、焙烧，空白催化剂基体表面生成V2O5、WO3、MoO3，得到第一前驱体；其中，浸泡时间为2-10分钟，超声震荡时间为2-10分钟，干燥温度为100-150℃，干燥时间为2-4小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8小时；
S2，称取乙酸镁四水化合物，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第二盐溶液，向第二盐溶液中加入第一前驱体，经过浸泡和超声震荡后取出，然后进行干燥、焙烧，第一前驱体表面生成MgO，得到第二前驱体；其中，浸泡时间为2-10分钟，超声震荡时间为2-10分钟，干燥温度为100-150℃，干燥时间为2-4小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8小时；
S3，称取硝酸钴六水化合物，基于空白催化剂基体的吸水率，配制第三盐溶液，向第三盐溶液中加入第二前驱体，经过浸泡、超声震荡和干燥后取出，在还原性气氛下焙烧，第二前驱体表面生成CoO，得到燃机催化剂成品；其中，浸泡时间为2-10分钟，超声震荡时间为2-10分钟，干燥温度为100-150℃，干燥时间为2-4小时，焙烧温度为400-500℃，焙烧时间为4-8小时；
燃机催化剂成品包括空白催化剂基体和负载于空白催化剂基体上的活性组分，所述空白催化剂基体的主要成分为TiO2，活性组分包括V2O5、MoO3、MgO与CoO，以燃机催化剂的质量为100％计，其中V2O5的占比为0.5-4％，MoO3的占比为1-5％，MgO的占比为1-3％，CoO的占比为1-2％；
所述活性组分还包括WO3，所述WO3的占比为1-5％；当WO3和MoO3同时存在时，WO3和MoO3的质量比为1：2。
2.根据权利要求1所述的燃机催化剂的制备方法，其特征在于，空白催化剂基体的吸水率的测定方法为：
取样干燥的空白催化剂基体称重为m1；
清水浸泡一段时间取出，超声震荡至无大颗粒凝聚，称重为m2，计算吸水率w＝(m2-m1)/m1；
根据空白催化剂基体的吸水率，确定第一盐溶液、第二盐溶液和第三盐溶液的浓度。
3.根据权利要求1所述的燃机催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，还原性气氛为NH3气氛。
4.根据权利要求1所述的燃机催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，乙酸镁四水化合物替换为硝酸镁。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述的制备方法制备的用于多种污染物脱除的燃机催化剂。
6.一种权利要求5所述的燃机催化剂在火电厂排放的燃机污染物的脱除中的应用。
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