一种低温脱硝催化剂及其制备方法与流程

本发明属于燃煤电厂氮氧化物排放，具体涉及用于燃煤电厂nh3-scr烟气脱硝的一种低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、氮氧化物是世界公认的主要大气污染物之一，燃煤电厂是我们氮氧化物(nox)的主要排放体。我国提出了中国空气质量全面长期达标的进一步控制方向，即提标改造，继续高强度控制nox排放，目前scr是非常成熟、且运用最广的脱硝技术，该技术的核心是催化剂的研究。商用的nh3-scr催化剂主要是v2o5-tio2和v2o5-wo2(moo2)-tio2，该类催化剂在350-400℃表现出较高的nox去除率和良好的抗硫性。但是该类催化剂在实际应用中存在钒毒性特别大的问题，对人体和环境都具有毒害作用；操作温度窗口较窄，不适合我国现有的电厂烟气宽负荷(特别是低负荷)脱硝。

2、专利(cn202211010796.x)采用氧化锌、纳米氧化铝等作为活性组分，氧化钼、氧化铈、硫酸铅、碳酸钡等作为活性助剂，制备了一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂，该制备方法利用纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，制备出的催化剂耐硫耐碱耐金属腐蚀，蓄热能力强，抗快速热冲击，抗磨损，抗压缩空气吹扫。但由于活性组分氧化锌、氧化钼等成本较高，不利于其在工业应用中的大规模使用。专利(cn202211059233.x)采用mnce混合物为活性组分，盐酸多巴胺、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠等作为表面活性剂，通过水热合成的方法制备了一种形貌可控的ce-mn混合物烟气脱硝催化剂，但其低温性能不够好，150℃仅有70％以上，且操作较为复杂，不适应工业化推广。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低温脱硝催化剂及其制备方法，在利用溶胶凝胶法制备催化剂的过程中，通过将b溶液逐滴均匀缓慢的滴入到a溶液的方法提高活性组分的在催化剂上的均匀分布，且能够控制催化剂制备过程的晶粒尺寸，有利于催化性能的提高；制备的无钒催化剂在较宽温度窗口范围内具有优良的nox脱除效果，具有原料广泛，经济性好，工艺简单，低温脱硝性能好的优点。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种低温脱硝催化剂，成品的低温脱硝催化剂包括：质量份为16.5份的铁基催化剂，1-4份的mn2o3，0-3.5份的ceo2。

4、一种低温脱硝催化剂，所述铁基催化剂为fe3o4。

5、一种低温脱硝催化剂，所述mn2o3与ceo2呈颗粒状，mn2o3的颗粒尺寸为3-5nm，ceo2的颗粒尺寸为4-8nm。

6、一种低温脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

7、(1)将45份铁盐，4-15.8份锰盐，4.9-19.6份铈盐同时加入容器中，用88-96份无水乙醇溶解上述三种盐，将容器放在转速800-1000r/min的磁力搅拌器中25-30℃下搅拌30-50min,逐滴加入硝酸，至ph值为1-3，配制得到a溶液，然后超声震荡1-1.5h；

8、(2)将1-1.2mol/l的柠檬酸21-26份倒入容器中，加入100-110ml无水乙醇溶解，将容器放在转速800-1000r/min的磁力搅拌器中25-30℃下搅拌30-50min，配制得到b溶液；

9、(3)将100份b溶液缓慢均匀添加至连续搅拌的100份a溶液中得到混合溶液c，将溶液c置于恒温油浴磁力搅拌器中，在转速800-1000r/min的磁力搅拌器中25-30℃下搅拌30-50min，得到透明溶胶；

10、(4)将步骤(3)得到的透明溶胶在60-80℃下回流老化7-8h得到湿凝胶；

11、(5)将步骤(4)得到的湿凝胶在100-110℃下干燥23-25h，转移至马弗炉以1-2℃/min升温到400-600℃煅烧，煅烧保温6-6.5h，研磨并过40-60目的筛网，得到用于烟气脱硝的低温脱硝催化剂。

12、所述的步骤(1)中，铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁中的一种或两种以上的任意比混合物；锰盐为硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰中的一种或两种以上的任意比混合物；铈盐为硫酸铈、硝酸铈、碳酸铈中的一种或两种以上的任意比混合物。

13、所述的步骤(1)中溶液a，超声震荡，超声波处理参数：超声温度30-40℃、超声功率450-550w、超声频率30-50khz。

14、所述的步骤(4)中，回流老化是利用螺旋冷凝管将透明溶胶在60-80℃油浴锅中回流老化7-8h。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、1、本发明利用纳米尺度的mn2o3、ceo2作为活性组分负载到铁系催化剂上，具有丰富的活性位点，低温脱硝性能好。

17、2、本发明采用的纳米尺度的fe3o4、mn2o3、ceo2具有很好地结合效果，具有优异的催化活性，可将烟气中的no部分转化成no2，有效的提高了催化剂的低温活性；而且此设计的催化剂具有较高的热稳定性，良好的催化剂寿命。

18、3、本发明采用改良的溶胶凝胶法，将凝胶剂逐滴均匀缓慢的滴入到a溶液中，可以将活性组分更好的混合在一起。经过高温煅烧后形成纳米尺度的mn2o3、ceo2的颗粒尺寸分别为3-5nm和4-8nm，均匀稳定分散性好。

19、综上，本发明利用逐滴均匀缓慢的配置溶液以及混合溶液的溶胶凝胶法，将纳米尺度的mn2o3、ceo2作为活性组分称量好溶于酒精形成均匀的溶液负载在铁基催化剂上，经过该方法得到的催化剂在150-250℃下，脱硝效率达90％以上，脱硝效率高，低温脱硝性能好。操作简单，无需特殊的加工工艺，容易实现工业化。

技术特征：

1.一种低温脱硝催化剂，其特征在于：成品的低温脱硝催化剂包括：质量份为16.5份的铁基催化剂，1-4份的mn2o3，0-3.5份的ceo2。

2.根据权利要求1所述的一种低温脱硝催化剂，其特征在于：所述铁基催化剂为fe3o4。

3.根据权利要求1所述的一种低温脱硝催化剂，其特征在于：所述mn2o3与ceo2均呈颗粒状，mn2o3的颗粒直径为3-5nm，ceo2的颗粒直径为4-8nm。

4.一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁中的一种或两种以上的任意比混合物；锰盐为硫酸锰、硝酸锰、碳酸锰中的一种或两种以上的任意比混合物；铈盐为硫酸铈、硝酸铈、碳酸铈中的一种或两种以上的任意比混合物。

6.根据权利要求4所述的一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中溶液a，超声震荡，超声波处理参数：超声温度30-40℃、超声功率450-550w、超声频率30-50khz。

7.根据权利要求4所述的一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，回流老化是利用螺旋冷凝管将透明溶胶在60-80℃油浴锅中回流老化7-8h。

8.根据权利要求4所述的一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

9.根据权利要求4所述的一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

10.根据权利要求4所述的一种低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

技术总结
一种低温脱硝催化剂及其制备方法，低温脱硝催化剂包括：质量份为16.5份的铁基催化剂，1‑4份的Mn<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，0‑3.6份的CeO<subgt;2</subgt;；其方法步骤为：利用溶胶凝胶法制备催化剂，将纳米尺度的Mn<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、CeO<subgt;2</subgt;作为活性组分称量好溶于酒精形成均匀的溶液负载在铁基催化剂上，利用Mn<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的催化性能将烟气中的NO转化来提高催化效率，具有优异的低温反应温度窗口；经过该方法得到的催化剂在150‑250℃脱硝效率90％以上，脱硝效率高，低温脱硝性能好，缩短了催化剂生产周期，降低了成本，具有广阔的发展前景。

技术研发人员：程泽宁,刘福明,杨志勇,张建全,熊赛,王鹏,解先利
受保护的技术使用者：新疆天池能源有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16