一种富氧条件下的高效CH4‑SCR脱硝催化剂及其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种富氧条件下的高效CH4‑SCR脱硝催化剂及其制备方法及应用，所述富氧条件下的高效CH4‑SCR脱硝催化剂的活性成分为铟，所述铟担载在H‑Beta分子筛上，所述铟的重量含量为H‑Beta分子筛的5.52~8.20wt%。本发明专利技术的CH4‑SCR脱硝催化剂与现有技术相比，在较高O2浓度、较高的空速下具有很好的选择催化活性，NOx的去除率接近100%，CH4利用率可超过100%，具有较宽的活性温度窗口，且具有较好的抗SO2性能。

【技术实现步骤摘要】
一种富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂及其制备方法及应用
本专利技术属于催化剂
，尤其涉及一种富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂及其制备方法及应用。
技术介绍
NOx是主要的大气污染物之一，它可以造成光化学烟雾，形成酸雨，破坏大气环境，危害人类健康。NOx主要来源于移动源及固定源烟气的排放，如汽车尾气、硝酸厂废气、垃圾焚烧厂、炼油厂烟气及火电厂烟气等，其中大约95％的NOx来自汽车等交通工具尾气的排放和火电厂的烟气排放。目前，催化还原法是目前研究较多的一种NOx去除方法，包括非选择性催化还原和选择性催化还原。选择性还原是指催化剂主要与NOx发生反应，相比于非选择性还原，选择性还原法不仅可以节省催化剂从而降低成本，而且更适用于富氧条件下NOx的去除，因而选择性催化还原法更具有应用前景，其中一些已经实现工业化，如氨选择性催化还原法。使用NH3作为还原剂去除NOx已经广泛应用于固定源尾气中NOx的去除，如发动机、燃煤、燃气(甲烷)发电厂及硝酸厂等。NH3-SCR在富氧条件下具有较高的活性及较长的使用寿命，且抗硫性也较好，虽然NH3-SCR已经工业化，但仍存在明显的不足：1)对设备及管路的要求很高，价格昂贵；2)废气中的含硫物种在催化剂表面氧化，最终导致催化剂失活，使管道堵塞，并腐蚀管道；3)NH3和NOx的比值必须严格控制在0.8～1.0范围内，过量或者为吸附完全的NH3会造成二次污染。考虑到NH3-SCR过程存在比较明显的缺陷，且未来对环保的要求会更加严格，寻找一种更为有效的NOx去除方法迫在眉睫。自从人们发现烷烃和烯烃可以高选择性还原NOx，从此打破了多年来NH3是选择性还原NOx的唯一还原剂这一观点，此后，世界各国围绕烃类还原NOx开展了大量的工作。CH4作为一种储量丰富的能源，廉价易得，是一种比较好的催化剂。近些年来，关于CH4还原NOx的研究已经受到国内外学者广泛的关注，CH4-SCR是一种很有前景的可能取代NH3-SCR的NOx脱除技术，寻找高活性的催化剂成为问题的关键。目前，针对CH4还原NOx的催化剂主要有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及分子筛催化剂三类，从现有的研究来看，有些催化剂表现出较好的催化CH4-SCR脱硝活性，然而，上述催化剂的催化活性仍有待提高，而且在富氧的条件下，催化活性还会降低一些，而在较高O2浓度、较高的空速、较低温度及较宽温度窗口下高选择性催化CH4-SCR脱硝的研究鲜见报道。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂及其制备方法及应用，与现有技术相比，催化活性得到提高，且在较高O2浓度、较高的空速、较低温度及较宽温度窗口下，NOx的去除率高于90％，接近100％。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂，其活性成分为铟，所述铟担载在H-Beta分子筛上，所述分子筛的硅铝比为25，所述铟的重量含量为催化剂总含量的5.52～8.20wt％。优选的，所述铟的重量含量为催化剂总含量的5.52～7.02wt％。优选的，所述分子筛的硅铝比为25。作为本专利技术的进一步改进，所述铟的重量含量为H-Beta分子筛的7.02wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂采用以下步骤制备得到：步骤S1：配制硝酸铟溶液，所述硝酸铟溶液的浓度为0.010～0.1mol/L；步骤S2：向步骤S1配置的硝酸铟溶液其中加入H-Beta分子筛原粉，混合均匀后，在85～95℃下恒温搅拌2～10h，然后抽滤，水洗直至下清液的pH为7；步骤S3：将过滤后的滤饼烘干、研磨后进行煅烧，得到所述高效CH4-SCR脱硝催化剂，其中，煅烧温度为400～700℃，煅烧时间为3～6h。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，煅烧后，将煅烧后的物质压片、研磨，用筛网过筛得到所述高效CH4-SCR脱硝催化剂颗粒。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，所述硝酸铟溶液的浓度为0.01～0.033mol/L。进一步优选的，所述硝酸铟溶液的浓度为0.033mol/L。作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8～10h。进一步优选的，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8h。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，所述煅烧温度为500～600℃。进一步优选的，所述煅烧温度为500℃。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，所述硝酸铟溶液的浓度为0.033mol/L；步骤S2中，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8h；步骤S3中，所述煅烧温度为500℃。本专利技术公开了一种如上任意一项所述的富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂的制备方法，其包括：步骤S1：配制硝酸铟溶液，所述硝酸铟溶液的浓度为0.010～0.1mol/L；步骤S2：向步骤S1配置的硝酸铟溶液其中加入H-Beta分子筛原粉，混合均匀后，在85～95℃下恒温搅拌2～10h，然后抽滤，水洗直至下清液的pH为7；步骤S3：将过滤后的滤饼烘干、研磨后进行煅烧，得到所述高效CH4-SCR脱硝催化剂，其中，煅烧温度为400～700℃，煅烧时间为3～6h。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，煅烧后，将煅烧后的物质压片、研磨，用筛网过筛得到所述高效CH4-SCR脱硝催化剂颗粒。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，所述硝酸铟溶液的浓度为0.01～0.033mol/L。进一步优选的，所述硝酸铟溶液的浓度为0.033mol/L。作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8～10h。进一步优选的，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8h。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，所述煅烧温度为500～600℃。进一步优选的，所述煅烧温度为500℃。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，所述硝酸铟溶液的浓度为0.033mol/L；步骤S2中，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8h；步骤S3中，所述煅烧温度为500℃。本专利技术公开了一种如上任意一项所述的富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂的应用，其应用在NOX的去除中,运行条件为：O2浓度为10～15％，CH4与NO的体积比为0.5～2.5；优选的，所述CH4与NO的体积比为1～1.5；空速为11800～23600h-1，反应温度为460～580℃。作为本专利技术的进一步改进，运行时，O2浓度为10％。作为本专利技术的进一步改进，运行时，CH4与NO的体积比为1。作为本专利技术的进一步改进，运行时，空速为23600h-1。作为本专利技术的进一步改进，运行时，反应温度为510～580℃。作为本专利技术的进一步改进，运行时，O2浓度为10％，CH4与NO的体积比为1，空速为23600h-1，反应温度为510～580℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的技术方案的一种高效CH4-SCR脱硝催化剂，在较高O2浓度、较高的空速下具有很好的选择催化活性，NOx的去除率接近100％，CH4利用率可超过100％，且具有较宽的活性温度窗口，且具有较好的抗SO2性能。附图说明图1是本专利技术不同载体的In分子筛催化剂的催化活性的影响分析图，反应条件为：反应气体中各组分的浓度为：NO为500ppm，CH4为500ppm，O2为5％，Ar为平衡气，气体总流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富氧条件下的高效CH

【技术特征摘要】
1.一种富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂，其特征在于：其活性成分为铟，所述铟担载在H-Beta分子筛上，所述铟的重量含量为催化剂总含量的5.52~8.20wt%。2.根据权利要求1所述的富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述分子筛的硅铝比为25，所述铟的重量含量为H-Beta分子筛的7.02wt%。3.根据权利要求1所述的富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂，其特征在于：其采用以下步骤制备得到：步骤S1：配制硝酸铟溶液，所述硝酸铟溶液的浓度为0.010~0.1mol/L；步骤S2：向步骤S1配置的硝酸铟溶液其中加入H-Beta分子筛原粉，混合均匀后，在85~95℃下恒温搅拌2~10h，然后抽滤，水洗直至下清液的pH为7；步骤S3：将过滤后的滤饼烘干、研磨后进行煅烧，得到所述高效CH4-SCR脱硝催化剂，其中，煅烧温度为400~700℃，煅烧时间为3~6h。4.根据权利要求3所述的富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂，其特征在于：步骤S1中，所述硝酸铟溶液的浓度为0.01~0.033mol/L；步骤S2中，混合均匀后在85℃下恒温搅拌8~10h；步骤S3中，所述煅烧温度为500~600℃。5.一种如权利要求1~4任意一项所述的富氧条件下的高效CH4-SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S1：配制硝酸铟溶液，所述硝酸铟溶液的浓度为0.010~0.1mol/L；步骤S2：向步骤S1配置的硝酸铟溶液其中加入H-Beta分子筛原粉，混合均匀后，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣淑，张改革，温正中，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44