本发明专利技术涉及一种水泥工业低温SCR脱硝用催化剂及其制备方法，该催化剂以氧以氧化镧和/或氧化铁为催化活性组分，以氧化锰或者是氧化钇和/或氧化镨和氧化锰的混合物为助催化剂，以二氧化钛和/或氧化铝为载体；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为0.5％～15％，助催化剂的质量百分含量为5％～35％。将活性组分、助催化离子前驱体复合溶液、载体及有机成型剂搅拌均匀、混练、陈腐、挤出成型，经干燥、焙烧制得。该催化剂组分环境友好，低温脱除NOx效率高，活性温度窗口宽，机械强度高，制备工艺简单，成本低。130℃时SCR脱硝效率>85％，170～250℃内脱硝效率均>94％，最高达99.8％。本发明专利技术催化剂性价比高，特别适用于水泥厂低温烟气脱硝。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水泥工业低温SCR脱硝用催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和大气污染治理领域，特别适用于水泥工业低温烟气脱硝。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是雾霾、酸雨等污染物的成因之一，严重危害人类健康和生态环境。水泥厂NOx排放仅次于燃煤电厂，成为大气污染治理的重点行业。目前，水泥工业脱硝技术主要是选择性非催化还原法(SNCR)，此种方法脱硝效率不高且、氨逃逸严峻、运行成本高。因此，针对水泥工业研发高效、低成本的脱硝技术需求紧迫。选择性催化还原(SCR)脱硝技术效率高、稳定性好，成为国内外工业应用研究的主流技术和发展方向，国外已有水泥厂使用SCR脱硝技术。SCR技术核心为脱硝催化剂，目前国内外应用最多的是中温有毒的V2O5(WO3)/TiO2催化剂，因V2O5剧毒、易溶于水，废弃钒钛脱硝催化剂会再次污染环境，被国家环保部列为危废。水泥工业中温烟气段粉尘含量非常高，易造成催化剂堵塞，也没有足够的空间建设中温SCR脱硝设施；另外水泥厂利润较燃煤电厂低，在没有明确环保补贴的前提下，目前水泥厂不可能照搬燃煤电厂的SCR脱硝设施。但是，水泥厂已全面实施SNCR脱硝技术，经SNCR脱硝、除尘后的烟气几乎不含硫、粉尘含量少，特别适用于低温SCR脱硝。国内外已有大量专利公开了各种类型的脱硝催化剂及其制备工艺。专利(CN201410238241.X)采用钛钨钼粉作为载体，氧化钒为活性组分，氧化锌为助剂制得一种水泥窑炉烟气SCR脱硝催化剂，该催化剂使用烟气温度较高(200～280℃)；专利(CN201210546836.2)将氧化钒和杂多酸分步负载于载体纳米二氧化钛上，从而制备得到抗碱金属中毒能力较好的脱硝催化剂；但是，上述两专利均以剧毒氧化钒作为活性组分，易造成二次污染。专利(CN201310153273.5)和(CN201310153875.0)均采用锰铈为活性组分，催化剂脱硝活性高且抗碱金属中毒能力强；专利(CN201310693174.6)采用锰铁铜铈等金属氧化物作为活性组分，添加钨、钼多酸盐作为助剂，载体则采用钛铝硅等金属氧化物，制备的低温脱硝催化剂在125～200℃温度范围内脱硝率可达90％；专利(CN201310480494.3)采用钛硅复合氧化物为载体，氧化锰为活性组分，铈镍等金属氧化物作为助剂，该催化剂脱硝活性高且抗碱金属中毒能力强；但是，上述专利中锰活性组分抗水影响能力不强。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有水泥工业脱硝的现状及存在问题，而提出了水泥工业低温SCR脱硝用催化剂，本专利技术的另一目的是提供上述催化剂的制备方法，特别适用于已有SNCR脱硝水泥厂的低温烟气深度脱硝。本专利技术的技术方案为：一种水泥工业低温SCR脱硝用催化剂，其特征在于以氧化镧和/或氧化铁为催化活性组分，以氧化锰或者是氧化钇和/或氧化镨和氧化锰的混合物为助催化剂，以二氧化钛和/或氧化铝为载体；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为0.5％～15％，助催化剂的质量百分含量为5％～35％。优选上述助催化剂中钇和/或镨与锰的元素摩尔比(Y和/Pr：Mn)为(0～0.5)：1。本专利技术还提供了上述的水泥工业低温SCR脱硝用催化剂的制备方法，其具体步骤为：(1)活性组分前驱体溶液的制备称取镧盐或铁盐中的一种或两种，加入去离子水置于恒温水浴锅搅拌直至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；(2)助催化剂前驱体离子溶液配置称取锰盐，或者是钇盐和/或镨盐和锰盐的混合物加入去离子水中混合；【优选锰盐(或钇盐和/或镨盐和锰盐的混合物)/去离子水的质量比为1：(0.1～0.4)】，然后搅拌均匀直至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂前驱体离子溶液；(3)载体的制备称取钛源粉体或铝源粉体中的一种或两种并搅拌均匀；(4)成型添加剂的称取称取成型添加剂；(5)以载体质量为基准，按活性组分氧化物、助催化剂氧化物以及成型添加剂分别占载体质量的质量百分比为0.5～15％，5～35％和0.1～0.8％，将步骤(1)制得的活性组分前驱体离子溶液和步骤(2)制得的助催化剂前驱体离子溶液混合，搅拌后，然后与步骤(4)称取的添加剂一同加入步骤(3)制得的载体中，搅拌练泥，经陈腐后，放于鼓风干燥箱中保温干燥；得到催化剂坯体；(6)催化剂的焙烧将步骤(5)制得的催化剂坯体在氧化气氛下置入马弗炉中焙烧制得水泥工业低温SCR脱硝用催化剂。优选步骤(1)中所述的镧盐为硝酸镧或氯化镧；所述的铁盐为硝酸铁或氯化铁；步骤(2)中所述的锰盐为硝酸锰；所述的镨盐为硝酸镨或氯化镨；所述的钇盐来源为硝酸钇或氯化钇。优选步骤(1)中所述的恒温水浴锅的温度为40～60℃，搅拌时间为20～30min。优选步骤(3)中所述的钛源为二氧化钛或硫酸氧钛；所述的铝源为氧化铝或拟薄水铝石。优选步骤(4)中所述的成型添加剂为羧丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、丙三醇或乙酰胺中的一种或几种。优选步骤(5)中的干燥温度为80～100℃，干燥时间为1～4h；所述的搅拌时间为20～30min；步骤(6)中的焙烧温度为500～600℃，保温1.5～3h。本专利技术的催化反应条件及结果：取10ml催化剂小样装入催化剂性能评价反应装置中，通入模拟器进行活性评价。模拟的气体的组成为：NO(600ppm)、NH3(600ppm)、O2(6vol.％)、N2为载气，催化剂粒度为：直径3.5mm、长3.5-5.5mm，GHSV为5000h-1，气体总流量为833ml/min。在130～250℃内脱硝效率>85％，最高达99.8％。有益效果：本专利技术所制备的催化剂脱硝效率高，活性温度区间宽，在120～250℃内具有高效的低温SCR脱硝活性。与现有水泥工业脱硝催化剂技术进行对比，该催化剂体系组分环境友好，制备工艺简单，成本较低，性价比高，同时具有较高的机械强度，适用已有SNCR脱硝水泥厂的低温烟气深度脱硝。附图说明图1为实施例1～3所制备的催化剂脱硝活性变化曲线；图2为实施例4～8所制备的催化剂脱硝活性变化曲线；图3为实施例9所制备的催化剂脱硝活性变化曲线。具体实施方式实施例1(1)活性组分前驱体溶液的制备称取1.26g九水合硝酸铁，加入6.30g去离子水置于40℃恒温水浴锅搅拌20min至溶液呈澄清透明状，得到活性组分前驱体溶液；(2)助催化剂前驱体离子溶液配置称取20.58g硝酸锰溶液加入3.16g去离子水混合，然后搅拌均匀制得助催化剂前驱体离子溶液；(3)催化剂载体的制备称取30.00g二氧化钛和20.00g氧化铝搅拌均匀作为催化剂载体；(4)成型添加剂的称取称取0.25g羧丙基甲基纤维素作为成型添加剂；(5)按照载体质量为100％计，活性组分氧化物、助催化剂氧化物以及成型添加剂三者质量百分比分别为1％，10％，0.5％，将步骤(1)制得的活性组分溶液和步骤(2)制得的助催化剂前驱体混合，搅拌30min，然后与步骤(4)称取的添加剂一同加入步骤(3)制得的载体，搅拌练泥，经陈腐阴干后，放于80℃鼓风干燥箱中保温干燥1h；(6)催化剂的焙烧、成型将步骤(5)制得的催化剂坯体在空气气氛下置入马弗炉中500℃焙烧2h制得样品；(7)脱硝率测试：模拟气体的组成为：NO(600ppm)、NH3(600ppm)、O2(6vol.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水泥工业低温SCR脱硝用催化剂，其特征在于以氧化镧和/或氧化铁为催化活性组分，以氧化锰或者是氧化钇和/或氧化镨和氧化锰的混合物为助催化剂，以二氧化钛和/或氧化铝为载体；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为0.5％～15％，助催化剂的质量百分含量为5％～35％。
【技术特征摘要】
1.一种水泥工业低温SCR脱硝用催化剂，其特征在于以氧化镧和/或氧化铁为催化活性组分，以氧化锰或者是氧化钇和/或氧化镨和氧化锰的混合物为助催化剂，以二氧化钛和/或氧化铝为载体；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为0.5％～15％，助催化剂的质量百分含量为5％～35％。2.一种如权利要求1所述的水泥工业低温SCR脱硝用催化剂，其特征在于助催化剂中钇和/或镨与锰的元素摩尔比为(0～0.5)：1。3.一种制备如权利要求1所述的水泥工业低温SCR脱硝用催化剂的方法，其具体步骤为：(1)活性组分前驱体溶液的制备称取镧盐或铁盐中的一种或两种，加入去离子水置于恒温水浴锅搅拌直至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；(2)助催化剂前驱体离子溶液配置称取锰盐，或者是钇盐和/或镨盐和锰盐的混合物加入去离子水中混合；然后搅拌均匀直至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂前驱体离子溶液；(3)载体的制备称取钛源粉体或铝源粉体中的一种或两种并搅拌均匀；(4)成型添加剂的称取称取成型添加剂；(5)以载体质量为基准，按活性组分氧化物、助催化剂氧化物以及成型添加剂分别占载体质量的质量百分比为0.5～15％，5～35％和0.1～0.8％，将步骤(1)制得的活性组分前驱体...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈岳松，金奇杰，祝社民，沈晓冬，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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