一种蜂窝型低温烟气脱硝催化剂及制备方法
【专利说明】
[0001 ] 一
技术领域
本发明涉及一种催化剂，特别是一种在烟气低温(120°C-30(TC)情况下，NH3选择性催化还原(SCR)脱除NOx的蜂窝型催化剂及其制备方法。
[0002]二技术背景
氮氧化物(NOx)主要来自化石燃料燃烧产生，不仅可以产生酸雨，还可以与碳氢化合物反应形成光化学烟雾，是目前pm2.5污染物的主要来源之一，因此有针对性的开发高效NOX排放控制技术对提高空气质量具有重大意义。
[0003]NOx主要采取燃烧过程中及燃烧后处理的方法，目前工业上主要应用的是低氮燃烧(LNB)，选择性非催化还原(SNCR)，选择性催化还原(SCR)技术。LNB技术是改变燃料的燃烧方式，通常效率只有30-40%。SNCR技术的反应温度为850°C_1100°C，此种技术效率最高约50%，同时会造成NH3的大量逃逸。而SCR技术用NH3为还原剂，效率通常可达80%以上，它的特点是催化剂V205-Ti02在300 V-420 V温度范围内，具有良好的催化活性，但对于电厂锅炉之外的工业应用条件，由于烟气温度低，通常在300°C以下，普通的脱硝催化剂无法正常应用。
[0004]目前，国内已有的蜂窝型低温脱硝催化剂技术无法大规模工业化应用，主要缺点在于应用温度范围窄、产品强度低、脱除效率低、实际应用寿命短，不耐磨损。
[0005]三
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术的不足，采取以NH3为还原剂的选择性催化还原技术，以钒/钛催化剂研究为基础，提供一种具有较强的工业应用价值的蜂窝型低温烟气脱硝催化剂及制备方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种蜂窝型低温烟气脱硝催化剂，包含的组分及质量份为:氧化钒3.0-5.0、氧化钼3.1-5.1、氧化钨 0.1-1.0、氧化锰 1.0-3.0、氧化磷 0.01-0.1、氧化硼0.01-0.05、氧化铜0.1-1.0 和二氧化钛84.75-92.68。
[0007]前述的蜂窝型低温烟气脱硝催化剂的制备方法包括:
(1)配置活性组分溶液:将氧化钒的前驱体偏钒酸铵、氧化钼的前驱体仲钼酸铵、氧化钨的前驱体仲钨酸氨以及硝酸锰按比例偏钒酸铵3.87-6.45质量份、仲钼酸铵3.83-6.30质量份、仲钨酸铵0.11-1.13质量份、硝酸锰2.89-8.67质量份溶于去离子水中，再加入0.3-0.8质量份的硝酸铜、0.02-0.1质量份的硼酸和0.03-0.3质量份的磷酸三铵，溶液加热到500C-600C，再用草酸或柠檬酸调整溶液pH值至2.0-3.0;
(2)采用浸渍法负载催化剂:取76.25-88.95质量份的纳米锐钛型二氧化钛，缓慢加入活性组分溶液，在50°C -60 V溶液中搅拌浸渍2-3小时，利用超声波棒对催化剂进行分散，促进均化;然后120°C _220°C干燥5-8小时，烘干至含水率为25-35%，成固态；
(3)采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂:将催化剂固体与成型助剂加入混料机内，用氨水调整PH值至7.7-8.7，混合2-3小时，封存陈腐20-30小时后，利用过滤机进行过滤;过滤结束后利用挤出机进行挤出成型，在控温控湿干燥室内干燥10-13天，干燥结束后利用网带窑，在580-620°C对催化剂进行烧结，即可得到要求尺寸的蜂窝型催化剂。
[0008]所述成型助剂包括去离子水30-40质量份、聚氧化乙烯0.5-3质量份、羟丙基甲基纤维素0.5-3质量份、纸浆纤维0.2-0.8质量份、玻璃纤维2-10质量份、乳酸0.5-3质量份、气相二氧化硅0.1-1.1质量份。
[0009]本发明利用浸渍法负载多种活性物质及活性助剂，大大提高了催化剂中活性组分在载体表面的负载面积，有效提高了活性物质与氮氧化物的接触面积。同时添加多种活性物质及助催化剂，有效提高了催化剂的低温(120°C以上)活性以及催化剂抗中毒性能。
[0010]本发明与现有技术相比，其显著优点在于:(I)本发明所提供的催化剂在保持钒/钛催化剂工业应用优势基础上，显著提高了催化剂的低温SCR活性(120°C-30(TC )，适应于更广泛的应用。(2)通过添加一定比例的多种活性物质及助催化物质，有效提高了催化剂的活性。(3)通过添加气相二氧化硅，使催化剂在低温烧结过程中形成玻璃相，提高催化剂机械强度及硬度，提高抗磨损性能。(4)通过实验研究证明，通过添加多种活性物质，催化剂具有抗二氧化硫、砷中毒的特性，并使脱硝效率大幅度提升，如在NO浓度在800ppm，NH3/N0=1.1，02 5 v%，空速3000h—1条件下，120°C时，脱硝效率达到38.0%，210°C时效率达到了95.1%。已具备较强工业应用价值，可广泛应用于各种行业的烟气脱硝治理。
[0011]四
【具体实施方式】
一种蜂窝型低温烟气脱硝催化剂，它是以氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化锰为活性组分，磷、硼、铜的氧化物为助催化剂，纳米级锐钛型二氧化钛为载体。催化剂的各组分的质量百分比为:氧化银3.0-5.0、氧化钼3.1-5.1、氧化妈0.1-1.0、氧化猛1.0-3.0、氧化磷0.01-0.1、氧化硼0.01-0.05、氧化铜0.1-1.0和二氧化钛84.75-92.68。
[0012]上述催化剂的制备步骤如下:
首先配置活性组分溶液:将氧化钒的前驱体偏钒酸铵、氧化钼的前驱体仲钼酸铵、氧化钨的前驱体仲钨酸氨以及硝酸锰按比例(偏钒酸铵3.87-6.45质量份、仲钼酸铵3.83-6.30质量份、仲钨酸铵0.11-1.13质量份、硝酸锰2.89-8.67质量份)溶于去离子水中，再加入
0.3-0.8质量份的硝酸铜、0.02-0.1质量份的硼酸和0.03-0.3质量份的磷酸三铵，溶液加热到50°C_60°C，再用草酸或柠檬酸调整溶液pH值至2.0-3.0。
[0013]其次采用浸渍法负载催化剂:取76.25-88.95质量份的纳米锐钛型二氧化钛，缓慢加入活性组分溶液，在50°C-60°C溶液中搅拌浸渍2-3小时，利用超声波棒对催化剂进行分散，促进均化。然后120°C -220 °C干燥5-8小时，烘干至含水率为30%左右，成固态。
[0014]最后采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂:将催化剂固体与成型助剂去离子水30-40质量份、聚氧化乙烯0.5-3质量份、羟丙基甲基纤维素0.5-3质量份、纸浆纤维0.2-0.8质量份、玻璃纤维2-10质量份、乳酸0.5-3质量份、气相二氧化娃0.1-1.1质量份，加入混料机内，用氨水调整pH值至7.7-8.7，混合2-3小时，用塑