一種煙氣脫硝催化劑及其製備方法與流程

2023-06-25 04:23:56 2

本發明涉及環境保護領域，特別是涉及一種煙氣脫硝催化劑及其製備方法。

背景技術：

發電廠一般都採用煤炭作為動力來源，在發電過程中會產生大量的NOx、SOx和粉塵等有害物質，燃煤發電廠是NOx排放的主要來源之一。目前，我國發電廠對於燃燒產生的NOx的主要控制方法有燃燒前控制、燃燒中控制以及燃燒後控制：燃燒前控制是指使用低氮燃料，但是該方法成本較高，在工程中應用的較少；燃燒中控制是指改進燃燒方式和生產工藝，較低燃燒爐內NOx的生成量，雖然該方法費用較低，但爐內燃燒技術具有較大的局限性，NOx的控制效果不盡如人意；燃燒後控制是指在煙氣排放前通過脫硝裝置，將NOx轉變為N2排放，該方法操作簡單，成本低，脫硝效果良好，是使用最為廣泛的脫硝手段。

燃煤發電廠的煙氣脫硝可分為選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)和非選擇性催化還原(NSCR)等。目前，選擇性催化還原(SCR)是公認的最有效的煙氣脫硝方法。在SCR脫硝過程中，催化劑是最核心的技術，其質量的好壞直接影響了煙氣脫硝效率的高低。目前工業上使用較為廣泛的催化劑為釩鈦催化劑，此外，貴金屬催化劑、金屬催化劑等也受到了廣泛的關注，國內外學者進行了大量的研究。

中國專利201010551886.0公開了一種SCR煙氣脫硝催化劑及其製備方法。該脫硝催化劑組份中包括載體二氧化鈦，主要活性組份二氧化錳和助催化劑三氧化鎢，以及將該脫硝催化劑粘接成顆粒的結構支撐材料三氧化二鋁凝膠。其製備方法是以鎢酸銨、醋酸錳為過渡組份，讓它們先負載在二氧化鈦上，再加入三氧化二鋁凝膠粘結、並作為其結構支撐，然後經過成型製成催化劑顆粒；逐次烘乾、焙燒、以進行活化的步驟，最後製得本發明的SCR煙氣脫硝催化劑。該發明製備的催化劑可以在較廣的溫度條件下保持穩定，並保持良好的脫硝能力。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種煙氣脫硝催化劑，該催化劑的催化溫度條件要求較低，可以進行低溫催化脫除煙氣中的NOx，使不易中毒，性能穩定，使用壽命長。

本發明的另一目的是提供該煙氣脫硝催化劑的製備方法。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種煙氣脫硝催化劑，其特徵在於，以重量份計，其製備原料包含以下成分：

鈰鹽16-58份，鐵鹽26-78份，鈦酸四丁酯15-35份，

聚甲基丙烯酸甲酯15-27份，矽酸鈉9-11份，

羧甲基纖維素鈉3-7份，蒙脫土31.5-42份。

優選的，所述鈰鹽為硝酸銨鈰或硝酸鈰中的一種，優選為硝酸鈰。

優選的，所述鐵鹽為硝酸鐵或檸檬酸鐵中的一種，優選為硝酸鐵。

一種煙氣脫硝催化劑的製備方法，其特徵在於，包含以下步驟：

(1)將鈰鹽16-58份，鐵鹽26-78份，鈦酸四丁酯15-35份，溶解於100份去離子水中，攪拌均勻，配置成混合溶液；

(2)將聚甲基丙烯酸甲酯15-27份，矽酸鈉9-11份，羧甲基纖維素鈉3-7份，蒙脫土31.5-42份攪拌均勻，將水滴加與混合物中並攪拌，在模具中定型後，充分乾燥，之後煅燒5-6h，冷卻後取出，將煅燒後的混合物浸泡在硝酸溶液中，在60-75℃條件下超聲浸泡3h，衝洗至中性後，乾燥，製得催化劑載體；

(3)將催化劑載體使用步驟(1)製備的混合液進行噴淋浸漬，之後在真空條件下將催化劑前驅體乾燥後，將其在氦氣保護下在450℃溫度下煅燒3-4h，冷卻至室溫後，研磨，篩分至粒徑為40-60目，既得所需催化劑。

優選的，所述步驟(2)中模具為半圓形模具。

優選的，所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為30-45％。

優選的，所述步驟(3)中噴淋浸漬的溫度條件為60-80℃。

其中步驟(3)中的催化劑載體的浸漬採用等量浸漬法，其中配置金屬鹽溶液的用水量是可以根據現有技術預計的，在此不做詳細描述。

本發明具有以下有益效果，採用新型的催化劑載體，該載體孔率較高，比表面積大，金屬離子的負載性好。使用鈰、鐵、鈦搭配作為催化劑有效成分，脫硝效果良好，對溫度條件的要求較低，抗硫中毒效果好，該催化劑使用壽命長。其中，鈦是主要的催化成分，而不是像傳統催化劑中作為載體使用。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用於解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。

實施例1

一種煙氣脫硝催化劑，以重量份計，其製備原料包含以下成分：

鈰鹽16份，鐵鹽26份，鈦酸四丁酯15份，

聚甲基丙烯酸甲酯15份，矽酸鈉9份，

羧甲基纖維素鈉3份，蒙脫土31.5份。

所述鈰鹽為硝酸銨鈰，所述鐵鹽為硝酸鐵。

實施例2

一種煙氣脫硝催化劑，以重量份計，其製備原料包含以下成分：

鈰鹽58份，鐵鹽78份，鈦酸四丁酯35份，

聚甲基丙烯酸甲酯27份，矽酸鈉11份，

羧甲基纖維素鈉7份，蒙脫土42份。

所述鈰鹽為硝酸鈰，所述鐵鹽為檸檬酸鐵。

實施例3

一種煙氣脫硝催化劑，以重量份計，其製備原料包含以下成分：

鈰鹽35份，鐵鹽50份，鈦酸四丁酯25份，

聚甲基丙烯酸甲酯20份，矽酸鈉10份，

羧甲基纖維素鈉5份，蒙脫土38份。

所述鈰鹽為硝酸鈰，所述鐵鹽為硝酸鐵。

實施例4

一種煙氣脫硝催化劑的製備方法，包含以下步驟：

(1)將鈰鹽16份，鐵鹽26份，鈦酸四丁酯15份，溶解於100份去離子水中，攪拌均勻，配置成混合溶液；

(2)將聚甲基丙烯酸甲酯15份，矽酸鈉9份，羧甲基纖維素鈉3份，蒙脫土31.5份攪拌均勻，將水滴加與混合物中並攪拌，在模具中定型後，充分乾燥，之後煅燒5h，冷卻後取出，將煅燒後的混合物浸泡在硝酸溶液中，在60℃條件下超聲浸泡3h，衝洗至中性後，乾燥，製得催化劑載體；

(3)將催化劑載體使用步驟(1)製備的混合液進行噴淋浸漬，之後在真空條件下將催化劑前驅體乾燥後，將其在氦氣保護下在450℃溫度下煅燒3h，冷卻至室溫後，研磨，篩分至粒徑為40目，既得所需催化劑。

所述步驟(2)中模具為半圓形模具。所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為30％。所述步驟(3)中噴淋浸漬的溫度條件為60℃。其中步驟(3)中的催化劑載體的浸漬採用等量浸漬法，其中配置金屬鹽溶液的用水量是可以根據現有技術預計的，在此不做詳細描述。

製備的催化劑的比表面積為178.7m2/g，平均孔徑為23.3nm。。

實施例5

一種煙氣脫硝催化劑的製備方法，包含以下步驟：

(1)將鈰鹽58份，鐵鹽78份，鈦酸四丁酯35份，溶解於100份去離子水中，攪拌均勻，配置成混合溶液；

(2)將聚甲基丙烯酸甲酯27份，矽酸鈉11份，羧甲基纖維素鈉7份，蒙脫土42份攪拌均勻，將水滴加與混合物中並攪拌，在模具中定型後，充分乾燥，之後煅燒6h，冷卻後取出，將煅燒後的混合物浸泡在硝酸溶液中，在75℃條件下超聲浸泡3h，衝洗至中性後，乾燥，製得催化劑載體；

(3)將催化劑載體使用步驟(1)製備的混合液進行噴淋浸漬，之後在真空條件下將催化劑前驅體乾燥後，將其在氦氣保護下在450℃溫度下煅燒4h，冷卻至室溫後，研磨，篩分至粒徑為60目，既得所需催化劑。

所述步驟(2)中模具為半圓形模具。所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為45％。所述步驟(3)中噴淋浸漬的溫度條件為80℃。其中步驟(3)中的催化劑載體的浸漬採用等量浸漬法，其中配置金屬鹽溶液的用水量是可以根據現有技術預計的，在此不做詳細描述。

製備的催化劑的比表面積為180.6m2/g，平均孔徑為23.6nm。。

實施例6

一種煙氣脫硝催化劑的製備方法，包含以下步驟：

(1)將鈰鹽35份，鐵鹽50份，鈦酸四丁酯25份，溶解於100份去離子水中，攪拌均勻，配置成混合溶液；

(2)將聚甲基丙烯酸甲酯20份，矽酸鈉10份，羧甲基纖維素鈉5份，蒙脫土38份攪拌均勻，將水滴加與混合物中並攪拌，在模具中定型後，充分乾燥，之後煅燒5.5h，冷卻後取出，將煅燒後的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃條件下超聲浸泡3h，衝洗至中性後，乾燥，製得催化劑載體；

(3)將催化劑載體使用步驟(1)製備的混合液進行噴淋浸漬，之後在真空條件下將催化劑前驅體乾燥後，將其在氦氣保護下在450℃溫度下煅燒3.5h，冷卻至室溫後，研磨，篩分至粒徑為50目，既得所需催化劑。

所述步驟(2)中模具為半圓形模具。所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為40％。所述步驟(3)中噴淋浸漬的溫度條件為70℃。其中步驟(3)中的催化劑載體的浸漬採用等量浸漬法，其中配置金屬鹽溶液的用水量是可以根據現有技術預計的，在此不做詳細描述。

製備的催化劑的比表面積為192.6m2/g，平均孔徑為24.8nm。