本发明专利技术公开了一种较宽使用温度的中低温SCR催化剂及其制备方法，催化剂为一种铁锰钛氧化物，其组分构成为，铁锰摩尔含量与钛摩尔含量比为(1～2):(2～1)，且铁与锰的摩尔含量比为(0.9～1.1):(1.1～0.9)，氧化物的粒径为40～60目，比表面积为200‑300m2/g。其制备方法：以硫酸氧钛、硝酸铁和硝酸锰的水溶液为铁、锰、钛源制取前驱体混合液；以氨水为共沉淀剂加入到前驱体混合液中进行共沉淀反应；共沉淀物经固液分离、洗涤得到的黑褐色初产物，置于气氛炉内煅烧得到半成品SCR催化剂，经研磨、过40‑60目筛得到成品SCR催化剂。本发明专利技术制备的中低温SCR催化剂用于烟气脱硝，操作温度低，窗口温度宽，在高空速下仍具有较高NH3‑SCR活性，且活性寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大气污染控制
所使用的催化剂及其制备方法，具体地说，是涉及一种用于烟气脱硝的SCR催化剂及其制备方法。
技术介绍
我国能源消耗占世界的8％-9％，但NOx排放量却高达10％左右，其中燃煤释放的NOx约占到全国NOx排放总量的67％。大量的NOx排放对我国的生态环境造成了极为严重的危害，因此，控制NOx的排放已经刻不容缓。在NOx排放控制技术中，NH3选择性催化还原(NH3-SCR)法已广泛用于燃煤电厂等固定源NOx的消除，其技术核心是SCR催化剂体系。成熟的商业SCR催化剂必须具备高效的氮氧化物转化率、合适的活性窗口温度、良好的机械性和抗磨性、无二次污染等优点。目前，工业上广泛用于固定源脱硝的NH3-SCR催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2，其在中高温段(350-400℃)具有良好的NO净化效率。此钒基催化剂脱硝温度较高(350-400℃)，通常将SCR装置布置于省煤器和空气预热器之间，因此容易造成催化剂失活，催化剂使用寿命不长；同时，流失的钒组分易对环境和人体造成不良影响。另外，我国工业窑炉(玻璃窑炉、水泥窑炉等)排放的氮氧化物总量仅次于火电厂位居第二，而其排烟温度相对较低(大多在150-250℃之间)，故此钒钨钛催化剂不适用于工业窑炉的烟气脱硝。因此，开发低温脱硝性能好、脱硝温度窗口宽、成本廉价且无毒的非钒基SCR脱硝催化剂具有重要的现实应用意义。近年来国内外在非钒基NH3-SCR催化剂领域的研究主要集中在分子筛和氧化物两类上。分子筛类催化剂一般具有较好的中高温SCR活性，但低温活性不佳、抗H2O和SO2中毒性能较差且N2选择性较低。目前，大部分分子筛催化剂仍处于实验室研究阶段，距离实际工业化应用还有很大一段距离。氧化物类催化剂由最早的贵金属类逐渐发展到现在的复合氧化物类，高效的复合氧化物SCR催化剂多为Fe基、Mn基系列。Fe基氧化物催化剂在中高温段具有较高的NH3-SCR活性和N2选择性，而Mn基氧化物催化剂的低温段SCR活性较高。同
时，TiO2的抗SO2中毒性能引人注目。为了获得综合性能更好的烟气脱硝SCR催化剂，本领域的科技工作者一直在进行探索，先后研究开发出了多种用于烟气脱硝的低温SCR催化剂。公开号为CN102527406A的专利文件公开了一种用于烟气脱硝的低温SCR催化剂，该催化剂以MnOx-FeOx为催化活性组分，以改性废旧轮胎热解渣为载体，实现了200℃以下较高的NO脱除率，但存在活性温度窗口窄，活性组分易脱落等问题。公开号为CN103464194A的专利文件公开了一种用于低温烟气脱硝的SCR整体蜂窝催化剂及其制备方法，该催化剂以TiO2与分子筛为载体，以MnO2和Fe2O3为活性成分，虽然其具有较高的低温SCR活性，但复杂的工艺及原料的危害性，限制了其广泛工业应用。
技术实现思路
针对现有烟气脱硝SCR催化剂技术的现状与不足，本专利技术的第一个目的是提供一种新的在较低温度和高空速下仍具有较高NH3-SCR活性、且温度窗口宽、活性寿命长的适用于烟气脱硝的中低温SCR催化剂；本专利技术的第二个目的是提供一种制备所述适用于烟气脱硝的中低温SCR催化剂的方法，以实现中低温SCR催化剂具有要求的性能。本专利技术针对其第一个目的所提供的较宽使用温度的中低温SCR催化剂，所述SCR催化剂是一种铁锰钛复合氧化物，铁锰钛复合氧化物的组分构成为，铁和锰的摩尔含量与钛的摩尔含量比为(1～2):(2～1)，且铁与锰的摩尔含量比为(0.9～1.1):(1.1～0.9)，氧化物的粒径为40～60目，比表面积为200-300m2/g。本专利技术所述SCR催化剂进一步的技术方案，铁锰摩尔含量与钛摩尔含量比为1:1，且铁与锰的摩尔含量比为1:1，即铁、锰、钛的摩尔含量比为1:1:2。本专利技术针对其第二个目的所提供的制备所述适用于烟气脱硝的中低温SCR催化剂的方法，主要包括以下步骤：(1)前驱体溶液的制备：按铁锰钛配比分别配制好硫酸氧钛水溶液、硝酸铁水溶液和硝酸锰水溶液，将三种水溶液混合配制成铁、锰摩尔浓度为0.02-0.1mol/L的混合溶液，经充分搅拌得到前驱体混合液；(2)共沉淀：将共沉淀剂氨水以边加入边搅拌的方式加入到前驱体混合液中，氨水的加入量为直到液相的pH为9-11，之后在50-70℃、匀速搅拌下老化2-3h，
得到共沉淀产物；(3)分离洗涤：将步骤(2)得到的共沉淀产物进行固液分离，固相用水洗涤至洗出液为中性，将得到的固相黑褐色初产物置于烘箱中进行干燥；(4)煅烧：将干燥后的黑褐色初产物置于气氛炉内于400-700℃下煅烧4-6h，得到半成品SCR催化剂；(5)制备成品催化剂：将得到的半成品SCR催化剂进行研磨，过40-60目筛，得到成品成品SCR催化剂。在本专利技术的上述技术方案中，干燥后的黑褐色初产物于气氛炉内煅烧的温度最好为400-500℃，在该温度下煅烧制备的催化剂，150～350℃的温度范围NO的转化率可达100％。在本专利技术的上述技术方案中，所述黑褐色初产物既可于循环空气的气氛炉内进行煅烧，也可于空气不循环的气氛炉内进行煅烧，都可取得理想的煅烧效果。在本专利技术的上述技术方案中，优先采用抽滤的方式对共沉淀产物进行固液分离，固相用蒸馏水洗涤至洗出液为中性，得到黑褐色初产物。在本专利技术的上述技术方案中，经水洗得到的初产物最好置于烘箱中于100～110℃干燥10-12h后进入下一道工序。本专利技术提供的较宽使用温度的中低温SCR催化剂，以环境友好的过渡金属铁、锰、钛为原料，采用共沉淀方法进行制备，通过简单的工艺、较低的煅烧温度、较短的合成周期、制备出成分均一性能良好的SCR催化剂。所制备的SCR催化剂拥有200-300m2/g的大比表面积，在宽温度窗口(150-450℃)、高空速(50000h-1)条件下具有较高的NH3-SCR活性，且活性寿命长。本专利技术相较于浸渍法和溶胶-凝胶法制备催化剂，克服了原料昂贵、操作周期长、活性组分分散性差及易脱落等问题。本专利技术所制备的SCR催化剂克服了钒基SCR催化剂反应温度高，脱硝成本高等问题，也可克服了现有技术金属氧化物催化剂存在的这样或那样的不足，如有的在中高温段具有较高的NH3-SCR活性和N2选择性，但在低温段NH3-SCR的活性和N2选择性则较差；而有的在低温段SCR活性较高，但在中高温段SCR的活性较低。本专利技术提供的中低温SCR催化剂具有非常高的催化活性，下面是本专利技术于不同铁、锰、钛摩尔含量比和煅烧温度下得到的SCR催化剂所表现出来的高催
化活性：1、催化剂FeMnTiO-114-500在200-400℃温度范围保持NO的转化率为100％；2、催化剂FeMnTiO-112-400和FeMnTiO-112-500均能在150-450℃宽温度窗口实现100％的NO去除率；3、催化剂FeMnTiO-111-400在150-350℃范围内NO的转化率为100％；4、无气氛煅烧催化剂的脱硝效率明显下降，催化剂FeMnTiO-112-400#在150-350℃范围内NO的转化率为100％，而FeMnTiO-112-500#仅在200-350℃反应温度实现NO的完全转化。本专利技术提供的SCR催化剂，Fe、Mn、Ti本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种较宽使用温度的中低温SCR催化剂，其特征在于为一种铁锰钛复合氧化物，铁锰钛复合氧化物的组分构成为，铁锰摩尔含量与钛摩尔含量比为(1～2):(2～1)，且铁与锰的摩尔含量比为(0.9～1.1):(1.1～0.9)，氧化物的粒径为40～60目，比表面积为200‑300m2/g。
【技术特征摘要】
1.一种较宽使用温度的中低温SCR催化剂，其特征在于为一种铁锰钛复合氧化物，铁锰钛复合氧化物的组分构成为，铁锰摩尔含量与钛摩尔含量比为(1～2):(2～1)，且铁与锰的摩尔含量比为(0.9～1.1):(1.1～0.9)，氧化物的粒径为40～60目，比表面积为200-300m2/g。2.根据权利要求1所述的较宽使用温度的中低温SCR催化剂，其特征在于铁锰摩尔含量与钛摩尔含量比为1:1，且铁与锰的摩尔含量比为1:1。3.权利要求1或2所述的较宽使用温度的低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于包括一下步骤：(1)前驱体溶液的制备：按铁锰钛配比分别配制好硫酸氧钛水溶液、硝酸铁水溶液和硝酸锰水溶液，将三种水溶液混合配制成铁、锰摩尔浓度为0.02-0.1mol/l的混合溶液，经充分搅拌得到前驱体混合液；(2)共沉淀：将共沉淀剂氨水以边加入边搅拌的方式加入到前驱体混合液中，氨水的加入量为直到液相pH为9-11，之后在50-70℃、匀速搅拌下老化2-3h，得到共沉淀产物；(3)分离洗涤：将步骤(2)得到的共沉淀产物进行固液分离，固相用水洗涤至洗出液为中性，将得到的固相黑褐色初产物置于烘箱中进行干燥；(4)初产物煅烧：将经干燥后的黑褐色初产物置于气氛炉内于400-700℃下煅烧4-6h，得到半成品...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭家秀，舒松，尹华强，楚英豪，李建军，刘勇军，袁山东，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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