一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法，催化剂包括凹凸棒土，含钨钛白粉，催化活性物质V2O5、MOx（金属氧化物），成型助剂，所述低温SCR催化剂制备步骤包括：制备改性凹凸棒土；以改性凹凸棒土和含钨钛白粉制备泥浆状载体；制备催化活性物质V2O5和MOx，得到催化剂粉末;将催化剂粉末与成型助剂混合制备催化剂成品。本发明专利技术的目的是提供一种脱硝效率高，使用寿命长，成本低廉的低温SCR脱销催化剂及制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法
本专利技术属于SCR脱硝
，尤其涉及一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂的制备方法。
技术介绍
氮氧化物（NOX）是通常是在火电厂、工业窖炉的燃料燃烧和机动车辆的尾气排放过程中产生，氮氧化物是产生酸雨和酸雾的主要原因之一，因此氮氧化物的减排工作一直是各国关注的重点。在氮氧化物（NOX）排放控制技术中，SCR脱硝技术是以氨气为还原剂，选择性地将氮氧化物还原成氮气和水的脱硝技术,由于其优异的脱硝效率和选择性，且技术成熟、稳定，成为目前脱硝市场的主流技术。SCR脱硝工艺的核心单元为SCR催化剂，催化剂的性能直接决定系统的脱硝效率，目前主要采用V2O5/TiO2系列催化剂，但在实际应用中该催化剂存在着钛白粉（TiO2）价格昂贵导致的催化剂成本较高和催化活性温度（300℃以上）要求高的局限。而在我国，一些工业窖炉如焦化炉、玻璃窑、水泥窑、陶瓷生产线等烟气温度较低，排放温度往往远低于300℃，电站锅炉在大气温度较低和低负荷运行时，烟气温度会较低，因此SCR脱销催化剂达不到较高活性，烟气排放浓度将不能满足国家环保要求。当前低温SCR脱销技术还不够成熟，并且低温SCR脱销催化剂还面临着SO2中毒和堵塞的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脱硝效率高，使用寿命长，成本相对低廉的低温SCR脱销催化剂及制备方法。为达到以上目的，本专利技术提供的如下方案：一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂，其特征在于：所述低温SCR催化剂为以凹凸棒土和含钨钛白粉制成载体，载体上负载催化活性物质V2O5、通式为MOx的金属氧化物形成的催化剂，其制备方法包括以下步骤：（1）制备改性凹凸棒土；（2）取上述改性凹凸棒土和含钨钛白粉制备泥浆状载体；（3）制备催化活性物质V2O5和MOx，得到催化剂粉末;（4）将上述催化剂粉末制备成催化剂成品。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（1）中制备改性凹凸棒土是将凹凸棒土置于4-8mol/L、80℃的酸溶液中，机械搅拌8个小时；用去离子水将凹凸棒土水洗至中性，在80-105℃的温度下干燥12个小时，即得到改性凹凸棒土。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（2）中制备泥浆状载体是将改性凹凸棒土和含钨钛白粉干混、混合均匀，改性凹凸棒土重量组分为5～10份、含钨钛白粉重量组份为70～80份，然后加入去离子水、按照液固比1.5-2:1配制成泥浆状载体。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（3）制备催化活性物质V2O5和MOx，得到催化剂粉末是以干物质计偏钒酸铵重量组份为3～5份、硝酸盐重量组份为3～10份，将配制的偏钒酸铵溶液、以硝酸盐配置的硝酸盐溶液加入所述泥浆状载体，搅拌均匀，再利用旋转蒸发仪减压蒸馏，蒸发除去水分干燥完全后，接着在300-500℃高温下煅烧，偏钒酸铵分解生成V2O5，硝酸盐分解生成MOx，得到催化活性物质；干燥煅烧后的物料研磨至400目，即得到催化剂粉体。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（4）中催化剂成品的制备是按将催化剂粉体、成型助剂置于搅拌器中，成型助剂重量组份为3～10份，加水和少量5%氨水，搅拌一段时间、制备成可塑性泥料，根据催化剂形状要求，将泥料制成催化剂毛坯，在一定湿度和温度下干燥，在500-650℃高温下焙烧一段时间即得到催化剂成品。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述酸溶液与凹凸棒土的液固比为2-4:1，酸溶液为硝酸、硫酸、盐酸溶液中的一种。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述偏钒酸铵溶液为将偏钒酸铵加入溶有少量乙醇胺的热水中，在100℃温度下搅拌2个小时得到的。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述硝酸盐溶液中的金属为锰、铁、铜、钴、铈中的一种或几种，其中硝酸锰采用工业级50%的硝酸锰溶液。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述成型助剂为硬脂酸、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维、木棉和聚环氧乙烷、甘油、硬脂酸、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维中的一种或几种的组合，其中硬脂酸、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维、木棉和聚环氧乙烷、甘油、硬脂酸、羧甲基纤维素钠重量组分为1～3份，玻璃纤维重量组分为2～5份。如上所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述减压蒸馏负压在600到1000Pa之间。本专利技术的有益效果：1、凹凸棒土是一种具纤维纹理层链状过渡结构的的粘土矿，具有吸附性和一定的可塑性及粘结力，对氨有选择性吸附作用，有助于催化剂塑造和成型，增加催化剂强度，有利于脱销反应物的吸附和还原反应的进行；凹凸棒土还具有吸水保水性，能提高催化剂的弹性和抗热应力性能，降低了烟气中粉尘冲击带来的磨损和腐蚀，延长了催化剂的使用寿命；凹凸棒土资源丰富，价格低廉，以凹凸棒土取代部分含钨钛白粉，对资源进行了有效的利用，降低了催化剂生产成本。2、本专利技术中中用硫酸或盐酸或硝酸对凹凸棒土进行改性处理，除去了凹凸棒土中含有对SCR脱硝不利的杂质，且由于凹凸棒土中八面体出现不均匀，不连续溶解以及局部四面体硅的溶蚀等因素，凹凸棒土孔道开放和直径扩大，比表面积增加，对催化活性重金属离子的吸附能力增加，提高催化活性，增加催化剂脱硝效率。3、以改性凹凸棒土取代部分含钨钛白粉形成的载体，增加催化剂的比表面积，提高催化效率；赋予催化剂丰富的多级孔道结构，有利于传质的进行，防止烟气中有害物质在催化剂表面沉积。4、添加过度过渡金属锰、铁、铜、钴、铈的氧化物MOx，有助于氮氧化物的还原反应进行，增加了低温下的SCR脱硝活性；并能与低温环境中SO2反应，抗SO2中毒，可用于焦化炉、玻璃窑、水泥窑、陶瓷生产线等烟气温度较低工况条件下的氮氧化物脱除。附图说明如图1，为催化剂在不同温度下的脱硝效率。具体实施方式实施例1：将凹凸棒土置于8mol/L的HCl溶液中，80℃下搅拌8个小时，经水洗、干燥工艺后，研磨至400目。将改性好的凹凸棒土和含钨钛白粉按照1:5的比例干混均匀，加入去离子水制备成浆料，将配制好的偏钒酸铵溶液、硝酸锰溶液加入到上述浆料中，偏钒酸铵溶液按照五氧化二钒占载体重量百分比为1.5%加入，硝酸锰溶液按照锰氧化物占载体的重量百分比为5%加入。将上述浆料利用旋转蒸发仪减压蒸发除去水分。将干燥完全的物料在500℃高温下煅烧，激活活性，研磨至400目，得到催化剂粉体。按一定比例将催化剂粉体、成型助剂甲基纤维素、聚氧化乙烯、硬脂酸、单乙醇胺、乳酸、木浆棉、甘油和玻璃纤维，置于搅拌器中，加水和少量5%氨水，搅拌一段时间、制备成可塑性泥料。将泥料挤制成尺寸为150×150×1000mm的20孔蜂窝状坯料。按照一定的干燥制度对上述坯料慢速均匀干燥，干燥完成后在最高温度为480℃温度下煅烧，得到催化剂成品。利用上述催化剂对模拟烟气进行脱硝实验，进气中NO浓度500ppm，控制NH3和NO摩尔比为1:1，SO2浓度为500ppm，O2浓度5%，N2为平衡气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂，其特征在于：包括凹凸棒土，含钨钛白粉，催化活性物质V2O5、通式为MOx的金属氧化物，成型助剂，所述低温SCR催化剂制备方法包括以下步骤：（1）制备改性凹凸棒土；（2）取上述改性凹凸棒土和含钨钛白粉制备泥浆状载体；（3）制备催化活性物质V2O5和MOx，得到催化剂粉末;（4）将上述催化剂粉末与成型助剂混合制备成催化剂成品。

【技术特征摘要】
1.一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂，其特征在于：包括凹凸棒土，含钨钛白粉，催化活性物质V2O5、通式为MOx的金属氧化物，成型助剂，所述低温SCR催化剂制备方法包括以下步骤：（1）制备改性凹凸棒土；（2）取上述改性凹凸棒土和含钨钛白粉制备泥浆状载体；（3）制备催化活性物质V2O5和MOx，得到催化剂粉末;（4）将上述催化剂粉末与成型助剂混合制备成催化剂成品。2.根据权利要求1所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述金属氧化物是硝酸盐受热分解生成的金属氧化物，所述硝酸盐中的金属为锰、铁、铜、钴、铈中的一种或几种。3.根据权利要求1所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（1）中制备改性凹凸棒土是将凹凸棒土置于4-8mol/L、80℃的酸溶液中，机械搅拌8个小时；用去离子水将凹凸棒土水洗至中性，在80-105℃的温度下干燥12个小时，即得到改性凹凸棒土。4.根据权利要求1所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（2）中制备泥浆状载体是将改性凹凸棒土和含钨钛白粉干混、混合均匀，改性凹凸棒土重量组分为5～10份、含钨钛白粉重量组份为70～80份，然后加入去离子水、按照液固比1.5-2:1配制成泥浆状载体。5.根据权利要求1所述一种添加改性凹凸棒土的低温SCR催化剂及其制备方法其特征在于：所述步骤（3）中以干物质计偏钒酸铵重量组份为3～5份、硝酸盐重量组份为3～10份，将配制的偏钒酸铵溶液、硝酸盐溶液加入所述泥浆状载体，搅拌均匀，再利用旋转蒸发仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道君，李军营，姜朝兴，杨晓波，王耀光，
申请(专利权)人：北京神雾电力科技有限公司，湖北神雾热能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11