用于硝汞协同控制的催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于硝汞协同控制的催化剂及其制备方法，所述催化剂由以下质量百分比计的组分制成：载体：TiO272-98.6％，活性组分：V2O50.1-5％、WO31-10％、Cr2O30.1-5％和Nb2O50.1-5％，助催化剂0.1-3％。本发明专利技术可用于烟气中氮氧化物的还原同时将零价汞氧化成二价汞然后加以控制，具有较高脱硝性能的同时具备高的汞氧化性能，相比于目前商用SCR催化剂，很大程度上提高了催化剂的汞氧化率，可以适应我国燃煤电厂中脱汞的要求，且SO2/SO3转化率较低，并且有较好的抗中毒能力，是一种低成本、高性能的新型催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于硝汞协同控制的催化剂及制备方法
本专利技术涉及催化剂生产
，特别涉及一种用于硝汞协同控制的催化剂及其制备方法。
技术介绍
汞是一种有毒重金属，进入人体后会损伤神经系统、脑组织和肝组织。它可以在生物体内积累，随食物链传递，并在全球范围内迁移，因此有着极大的危害。排放到大气中的汞约有三分之一来自于燃煤或煤与废弃物的混烧过程，我国是燃煤大国，面临着巨大的环保压力。考虑到现在电厂大多装备了SCR脱硝装置和湿法脱硫系统，利用SCR催化剂将零价汞氧化成二价汞，然后在脱硫系统中加以脱除，就不需要单独增加脱汞的设备，有利于电厂节约污染物控制的成本，具有较大的应用前景。但是我国电厂燃煤以低氯煤为主，烟气中HCl浓度较低，而目前商用SCR催化剂的汞氧化效率较低，尤其是在低氯条件下，这就限制了燃煤电厂中对汞的控制。公开号为CN102764655A的中国专利公开了一种新型脱汞催化剂，它是由TOx(T为Cu、Fe、V)及ROy(R为La、Ce)共同掺杂二氧化钛柱撑蒙脱土制备而成。该催化剂脱汞效率较高，具有一定的抗毒化能力，但是不具备脱硝能力，且制备过程较为复杂，不适合工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有商用SCR催化剂零价汞氧化率低、温度窗口窄、抗中毒能力差等不足，提供一种用于硝汞协同控制的催化剂，可用于烟气中氮氧化物的还原同时将零价汞氧化成二价汞然后加以控制，具有较高脱硝性能的同时具备高的汞氧化性能，相比于目前商用SCR催化剂，很大程度上提高了催化剂的汞氧化率，可以适应我国燃煤电厂中脱汞的要求，且SO2/SO3转化率较低，并且有较好的抗中毒能力，是一种低成本、高性能的新型催化剂。本专利技术还提供了一种上述催化剂的制备方法，简单易行，适合工业化生产。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于硝汞协同控制的催化剂，所述催化剂由以下质量百分比计的组分制成：载体：TiO272-98.6％，活性组分：V2O50.1-5％、WO31-10％、Cr2O30.1-5％和Nb2O50.1-5％，助催化剂0.1-3％。作为优选，所述助催化剂选自CuO、Fe2O3、MoO3中的一种。作为优选，所述TiO2为纳米级锐钛矿型TiO2，其粒径小于30nm。优选粒径小于20nm。一种用于硝汞协同控制的催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将TiO2干燥后作为载体；2)将偏钒酸铵和偏钨酸铵在50℃-70℃温度下搅拌使之溶于草酸或酒石酸溶液中，得到pH值小于2的溶液A；将硝酸铬在10-50℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液B；将草酸铌在50-70℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液C；3)将硝酸铜在10-50℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液D；或将硝酸铁在10-50℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液E；或将钼酸铵在10-50℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液F；4)将溶液A、溶液B和溶液C与溶液D、溶液E、溶液F中的一种混合得到浸渍液，将步骤1)得到的载体浸渍于浸渍液中搅拌均匀，超声震荡，再用水浴边蒸干边搅拌10-60min，然后在烘箱中烘干，再在400℃-550℃温度条件下煅烧3-5h后，得到用于硝汞协同控制的催化剂。本专利技术中草酸浓度优选为1-10wt％，酒石酸浓度优选为1-20wt％。作为优选，步骤1)中干燥为在105℃-120℃温度下干燥12h-24h。作为优选，步骤4)中超声震荡时间为10-60min。作为优选，步骤4)中水浴温度为70-90℃。作为优选，步骤4)中烘箱中烘干条件为：105-120℃下烘12-24h。专利技术人研究工作中发现，Cr2O3和Nb2O5的相互协同作用可以较大程度上促进汞氧化，对脱硝活性也有所提高，而且对SO2/SO3转化率影响较小；CuO、FeO或MoO3的添加可以改善催化剂的稳定性、抗毒性，拓宽催化剂的反应温度窗口等。本专利技术人在长期从事烟气脱硝脱汞及多种污染物协同控制的基础上，开发一种硝汞协同控制的催化剂，使催化剂具有较高脱硝性能的同时具备高的汞氧化性能，相比于目前商用SCR催化剂，很大程度上提高了催化剂的汞氧化率，可以适应我国燃煤电厂中脱汞的要求，且SO2/SO3转化率较低，并且有较好的抗中毒能力，是一种低成本、高性能的新型催化剂。本专利技术的有益效果是：1)可以促进催化剂的脱硝性能和汞氧化性能，节约污染物控制成本；2)低氯条件下零价汞氧化率较高；3)催化剂抗中毒性能好，对恶劣运行工况具有较强的适应性；4)制备工艺简单、成本较低等。可广泛应用于燃煤电厂烟气脱硝脱汞。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。本专利技术中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。实施例11)将TiO2(纳米级锐钛矿型TiO2，市售，粒径小于30nm)在105℃温度下干燥12h，作为载体；2)将偏钒酸铵和偏钨酸铵在50℃温度下搅拌使之溶于草酸溶液中，得到pH值小于2的溶液A；将硝酸铬在10℃温度下搅拌使之溶于去离子水中，得到溶液B；将草酸铌在50℃温度下搅拌使之溶于去离子水中，得到溶液C；3)将硝酸铜在10℃温度下搅拌使之溶于去离子水中，得到溶液D；4)将溶液A、溶液B和溶液C与溶液D混合得到浸渍液，将步骤1)得到的载体浸渍于浸渍液中搅拌均匀，利用超声波清洗仪超声震荡10min，再用水浴70℃边蒸干边搅拌10min，然后再烘箱中105℃下烘12h，再在400℃温度条件下煅烧5h，得到负载了V2O5、WO3、Cr2O3、Nb2O5和CuO的脱硝协同汞氧化催化剂，以质量百分比计催化剂组成为：载体TiO298.6％，活性组分V2O50.1％，活性组分WO31％，活性组分Cr2O30.1％，活性组分Nb2O50.1％，助催化剂CuO0.1％。将制备的催化剂粉碎过筛，得到粒径为60目至40目之间的催化剂颗粒。测试1：取实施例1中制备的催化剂颗粒0.2g放入催化剂脱硝活性评价装置，活性评价在内径为8mm的固定床反应器中进行。O2/N2、NO/N2、NH3/N2、SO2/N2和N2经质量流量计控制后混合，通过调节微量注射泵的注射量将去离子水注入加热管路汽化来实现水蒸气的加入，得到模拟烟气，组成为5％O2、1000ppmNO、1000NH3、500ppmSO2、10％H2O，N2为平衡气，空速为300000h-1。反应温度为350℃，NH3/NO为1。气体成分由德国SIEMENS公司制造的ULTRMAT32气体分析仪检测，检测其脱硝效率为72％。取实施例1中制备的催化剂颗粒0.2g放入催化剂脱汞活性评价装置，活性评价在内径为8mm的固定床反应器中进行。Hg0/N2、O2/N2、HCl\N2、NO/N2、NH3/N2、SO2/N2和N2经质量流量计控制后混合，通过调节微量注射泵的注射量将去离子水注入加热管路汽化来实现水蒸气的加入，得到模拟烟气，组成为100μg/m3Hg0、5％O2、10ppmHCl、300ppmNO、50ppmNH3、500ppmSO2、10％H2O，N2为平衡气，空速为300000h-1。反应温度为350℃。汞浓度由日本仪器株式会社(NIC)制造的本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于硝汞协同控制的催化剂，其特征在于：所述催化剂由以下质量百分比计的组分制成：载体：TiO272-98.6%，活性组分：V2O50.1-5%、WO31-10%、Cr2O30.1-5%和Nb2O50.1-5%，助催化剂0.1-3%；所述助催化剂选自CuO、Fe2O3、MoO3中的一种。2.根据权利要求1所述的用于硝汞协同控制的催化剂，其特征在于：所述TiO2为纳米级锐钛矿型TiO2，其粒径小于30nm。3.一种根据权利要求1所述的用于硝汞协同控制的催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1）将TiO2干燥后作为载体；2）将偏钒酸铵和偏钨酸铵在50℃-70℃温度下搅拌使之溶于草酸或酒石酸溶液中，得到pH值小于2的溶液A；将硝酸铬在10-50℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液B；将草酸铌在50-70℃温度下搅拌使之溶于去离子水或酒石酸中，得到溶液C；3）将硝酸铜在10-50℃温度下搅拌使之溶于去...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，骆仲泱，岑可法，倪明江，宋浩，吴卫红，余鸿敏，徐甸，施正伦，周劲松，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33