一种脱硝催化剂载体及其制备方法和脱硝催化剂技术

本发明专利技术涉及低温脱硝催化剂领域，公开了一种脱硝催化剂载体，其特征在于，所述脱硝催化剂载体包括γ‑Al

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝催化剂载体及其制备方法和脱硝催化剂
本专利技术涉及低温(100-300℃)脱硝催化剂领域，具体地，涉及一种脱硝催化剂载体及其制备方法和脱硝催化剂。
技术介绍
目前国内外的火电厂脱硝技术是以高温SCR脱硝技术为主流，该技术是以不同前驱体获得的氨源(氨气)为还原剂，对火电厂燃煤电站锅炉产生的高温烟气中的氮氧化物(NOx)进行还原，还原产物为对环境无害的N2。目前工业上已经产业化并大规模应用的SCR催化剂是将主活性成分V2O5、活性助剂和纳米级载体TiO2经过混捏、挤出成型、干燥、煅烧而成的蜂窝状、波纹板状、平板式等整体催化剂。该种催化处理工艺适应了目前的火电站高温脱硝-除尘-脱硫的整体高尘布置环保处理工艺。国内外的高温脱硝工艺中的催化剂都是基于这样的布置工艺进行研究开发的。这种布置方式使催化剂暴露在高尘的环境中，一方面会使催化剂堵塞，使系统压力降增大，使系统运行成本增加；另一方面，煤灰中含的钙、磷、砷等及其矿物质会使催化剂中毒而失去活性，从而使催化剂的脱硝效率和寿命受到极大影响而失活。鉴于以上因素，目前很多公司及科研部门都在努力开发火电站除尘-脱硫-低温脱硝的低尘环保处理工艺。另外，在利用煤、天然气或其他化石燃料做燃料的水泥窑炉、陶瓷窑炉、玻璃窑炉、焦化炉等燃煤(或其他燃料)产生的烟气是低温烟气，一般烟气温度在100-300℃之间。水蒸气是燃煤(或其他燃料)烟气中的主要成分之一；在火电站除尘-脱硫-低温脱硝的低尘环保处理工艺中，SCR布置在湿法脱硫之后，水蒸气含量也比较高；另外，在用NH3选择性催化还原烟气中的氮氧化物过程中，氨气中的氢元素被氧化生成大量的水。在一定的水蒸气分压条件下，水蒸气可以和钒系SCR催化剂发生相互作用，从而影响催化剂表面性质，对活性位的形成有一定的负面影响，在钒钛系催化剂表面，H2O会发生分解形成Bronsted酸，而由H2O分解形成的酸性位一般在高温(350℃以上)才能形成，因为在低于350℃的情况下，大量的水存在使催化剂表面羟基化，造成Bronsted酸活性位减少，只有在高温(350℃以上)才能重新脱水恢复活性位，该酸性位对脱硝反应的进行有重要作用。但是在钒钛系催化剂中TiO2成本比较高，占到整个催化剂成本的90％。又由于在低温时其活性位相对少，所以，低温脱硝反应的转化率就比较低，丧失了其在低温下使用的商业价值。目前开发的低温脱硝催化剂基本上以γ-AL2O3为主要载体。关于γ-AL2O3做载体所用到的催化体系很多，其中涉及到水热环境催化反应体系有氧化、脱水、水合、胺化、氧氯化、羰基化等反应体系，在水热环境下，γ-AL2O3会再水合相变得到薄水铝石，从而使γ-AL2O3失去活性。在NH3选择催化还原燃煤烟气的过程中，烟气中的水蒸气，以及氨气被氧化后生成的水，特别在锅炉电站除尘-脱硫-脱硝低尘工艺布置的工况条件下，脱硝反应单元布置在湿法脱硫之后，烟气中的水蒸气更多，所以对中低温脱硝催化剂载体防止再水合更加有现实的意义。关于水热稳定性的γ-AL2O3的制备针对不同的催化体系有不同的文献报道，如：CN1958456A北京化工大学通过引入磷酸根离子或者磷酸氢根离子，防止氧化铝的孔道烧结和高温相变。US2004/0127586A1将钴、锆、硼等中至少一种引入到γ-AL2O3中，提高了活性氧化铝载体的碱性活性中心。这种改性的活性氧化铝载体特别适合于F-T合成的碱性活性中心的要求。CN101786024B将二氧化硅及一些金属氧化物利用浸渍法加入到γ-AL2O3上，改变了γ-AL2O3高温水热稳定性，这种改性方法增加了载体表面的Lewis酸的数量。上述现有技术基本都是围绕高温相变对活性氧化铝的改性，要么对γ-AL2O3高温水合相变的遏制，要么对γ-AL2O3高温相变到α-AL2O3的改性，如加入镧系稀土元素，可以显著提高γ-AL2O3相变到α-AL2O3的相变温度。从实际应用和已经研究的AL2O3—H2O系相图可知，在100℃到350℃之间，仍然会存在部分γ-AL2O3低温水合的现象。到目前为止，还没有见到过针对低温脱硝催化剂活性氧化铝载体的低温防止水合的报到。另外，对脱硝催化体系来讲，特别是以V2O5/γ-AL2O3为主要催化体系的低温脱硝催化，因为水合过程的结果是在催化剂表面形成了以羟基为主要特征的碱性中心，因此必然会影响催化剂中起主要吸附催化作用的Bronsted酸活性中心的形成，从而影响其活性位的数量，活性位的数量是和催化剂寿命密切相关的一种可以量化的量。基于以上技术背景及低温脱硝催化剂所面临的新问题，防止活性氧化铝低温水合及控制酸性活性位的再形成是保证催化剂的催化效率和寿命的必要先决条件，而这一些新问题在以往的专利和文献中都没有报道过。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的脱硝催化剂不能兼具低温(100-300℃)脱硝中防水合以及调控酸性活性位的缺陷，提供一种脱硝催化剂载体及其制备方法，以及含有该脱硝催化剂载体的脱硝催化剂。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种脱硝催化剂载体，其中，所述脱硝催化剂载体包括γ-Al2O3，以及负载在所述γ-Al2O3上的防水合剂MO和酸性活性位调控剂R2On；其中，所述防水合剂MO为MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、MnO和CuO中的一种或多种，所述酸性活性位调控剂R2On为ZrO2、Sb2O3和TiO2中的一种或几种。本专利技术还提供了一种制备脱硝催化剂载体的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将γ-Al2O3浸渍于含有离子M2+的溶液中，然后将所述浸渍后得到的负载有离子M2+的γ-Al2O3进行干燥、煅烧；(2)将含有离子Rn+的溶胶涂覆到步骤(1)得到的物料上，再将涂覆后的物料进行干燥、煅烧；其中，离子M2+为Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、Zn2+、Mn2+和Cu2+中的一种或多种，优选为Mg2+和/或Sr2+；离子Rn+为Zr4+、Sb3+和Ti4+中的一种或几种。本专利技术还提供了由本专利技术所述方法制备得到的脱硝催化剂载体。本专利技术还提供了一种脱硝催化剂，包括活性组分和催化剂载体，其中，所述催化剂载体为本专利技术所述的脱硝催化剂载体。本专利技术通过在脱硝催化剂载体中的γ-Al2O3上负载防水合剂和酸性活性位调控剂，使含有该脱硝催化剂载体的脱硝催化剂在低温(100-300℃)脱硝中兼具防水合和调控酸性活性位的性能。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种脱硝催化剂载体，其中，所述脱硝催化剂载体包括γ-Al2O3，以及负载在所述γ-Al2O3上的防水合剂MO和酸性活性位调控剂R2On；其中，所述防水合剂MO为MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、MnO和CuO中的一种或多种，优选为MgO和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硝催化剂载体，其特征在于，所述脱硝催化剂载体包括γ‑Al

【技术特征摘要】
1.一种脱硝催化剂载体，其特征在于，所述脱硝催化剂载体包括γ-Al2O3，以及负载在所述γ-Al2O3上的防水合剂MO和酸性活性位调控剂R2On；其中，所述防水合剂MO为MgO、CaO、BaO、SrO、ZnO、MnO和CuO中的一种或多种，所述酸性活性位调控剂R2On为ZrO2、Sb2O3和TiO2中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂载体，其中，在所述脱硝催化剂载体中，M元素的含量与Al元素的含量的摩尔比为0.5-6：18，R元素的含量与Al元素的含量的摩尔比为0.05-0.6：1。3.一种制备脱硝催化剂载体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将γ-Al2O3浸渍于含有离子M2+的溶液中，然后将所述浸渍后得到的负载有离子M2+的γ-Al2O3进行干燥、煅烧；(2)将含有离子Rn+的溶胶涂覆到步骤(1)得到的物料上，再将涂覆后的物料进行干燥、煅烧；其中，离子M2+为Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、Zn2+、Mn2+和Cu2+中的一种或多种；离子Rn+为Zr4+、Sb3+和Ti4+中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中，所述浸渍使得到的所述负载有离子M2+的γ-Al2O3中，M元素的含量与Al元素的含量的摩尔比为0.5-6：18。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，步骤(1)中，所述干燥的过程包括：以4-6℃/min的升温速度升温到100-110℃后，恒温12-18h；所述煅烧的过程包括：以3-4℃/min的升温速度升温到120-150℃，恒温30-40min，再以3-4℃/min的升温速度升温到340-370℃，恒温120-140min，然后以5-6℃/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王占修，尚兴记，莫腾腾，裴广斌，
申请(专利权)人：洛阳中超新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41