一种钒‑锰‑钛系低温平板催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钒‑锰‑钛系低温平板催化剂及其制备方法，该催化剂降低了催化剂的有效温度，在160‑240℃范围内维持很高的脱硝效率，适用于低硫烟气环境，不仅能使得脱硝系统安置在除尘脱硫之后，减缓脱硝催化剂失活速率；而且还能除去低温烟气中的氮氧化物，将对我国的可持续发展带来巨大的经济效益和环境效益。

A vanadium titanium plate manganese low temperature catalyst and preparation method thereof

The invention discloses a vanadium manganese titanium plate low temperature catalyst and preparation method of the catalyst decreases the effective temperature of the catalyst, maintain high denitration efficiency in 160 240 DEG C, suitable for low sulfur gas environment, not only can make the denitrification system is arranged in a dust removing desulfurization, slow down denitration catalyst deactivation rate; but also the removal of nitrogen oxides in low-temperature flue gas, will bring huge economic benefits and environmental benefits of sustainable development in china.

【技术实现步骤摘要】
一种钒-锰-钛系低温平板催化剂及其制备方法
本专利技术属于SCR催化剂制备
，涉及一种钒-锰-钛系低温平板催化剂及其制备方法。
技术介绍
燃煤烟气中存在大量氮氧化物，包括N2O，NO，NO2，N2O3，N2O4等，这些氮氧化物进入大气中，不仅会引起酸雨，光化学烟雾，温室效应，臭氧层破坏等一系列环境问题，而且还会危害人类健康，引发呼吸道疾病。近年来由于氮氧化物排放引起的环境和社会问题日益显著，国家环保局对于氮氧化物减排提出了更加严格的要求，某些地区要求燃煤烟气中最终排放的氮氧化物浓度为50ppm以下。脱硝催化剂最初是从国外引进的用于治理氮氧化物污染的一种催化剂。其作用是将燃煤烟气中的氮氧化物还原为无毒无害的氮气和水，从根源上防止氮氧化物污染环境。现阶段应用的脱硝催化剂是以钒钛系为主，其主要活性成分是V2O5。根据催化剂载体的不同分为三种形式：蜂窝式、平板式和波纹板式催化剂。三种不同形式的催化剂适合不同煤质的工况。催化剂的工作温度一般在300-420℃之间，脱硝效率一般在85％以上，工作寿命一般为2-3年。由于现阶段脱硝催化剂工作温度需要维持在300-420℃之间，所以脱硝系统一般安装在除尘和脱硫系统之前。而由于燃煤烟气中含有大量灰尘和SO2，脱硝催化剂由于堵塞和中毒问题会加快失活速率。此外，数量众多的工业锅炉、水泥玻璃窑炉、冶金钢铁烧结炉等也产生含大量氮氧化物的烟气，但其温度一般在120-300℃之间。由于我国目前脱硝催化剂的活性温度过高，无法应用在低温情况下，这就造成了NOx减排困难的局面。
技术实现思路
本专利技术针对目前脱硝催化剂存在的缺陷，提供了一种钒-锰-钛系低温催化剂及其制备方法。该催化剂降低了催化剂的有效温度，可以在160-240℃范围内维持很高的脱硝效率，适用于低硫烟气环境。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钒-锰-钛系低温平板催化剂，按照重量分数计，包括：进一步地，所述二氧化钛的晶型为锐钛型，平均粒度不大于1μm，比表面积不小于100m2/g。进一步地，所述锰盐为活性成分，选自硝酸锰或乙酸锰。进一步地，所述活性助剂选自硝酸铈，硫酸铜，硝酸钴中的一种或几种。进一步地，所述粘结剂选自聚氧乙烯或聚乙烯醇。进一步地，所述分散剂选自羟甲基纤维素或羧甲基纤维素。进一步地，所述氨水的重量浓度为20-25％。进一步地，所述偏钒酸铵的重量分数优选为2-3份；所述单乙醇胺的重量分数优选为2-3份；所述锰盐的重量分数优选为5-10份，更优选为6-8份；所述活性助剂的重量分数优选为2-4份，更优选为3-4份；所述二氧化钛的重量分数优选为50-70份，更优选为55-65份；所述蒙脱石的重量分数优选为2-4份；所述偏钨酸铵/七钼酸铵的重量分数为优选为3-4份；所述氨水的重量分数优选为3-4份；所述玻纤的重量分数优选为3-4份；所述粘结剂的重量分数优选为0.1-0.3份；所述分散剂的重量分数优选为0.1-0.3份。上述钒-锰-钛系低温平板催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)按照重量分数称取各种原料。2)将上述原料中的少量去离子水和偏钒酸铵以及单乙醇胺混合并加热搅拌至完全溶解，得到溶液R2；3)分别将上述原料中的少量去离子水和锰盐混合搅拌，得到溶液R3；将少量去离子水和活性助剂混合搅拌，得到溶液R4。4)将二氧化钛的粉末或二氧化钛和蒙脱石的粉末倒入捏合机中搅拌均匀后，再将剩余的去离子水缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌；当原料中包含偏钨酸铵/七钼酸铵时，将粉末状的偏钨酸铵/七钼酸铵均匀撒入搅拌状态下的捏合机中搅拌。5)将溶液R2缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌，再将溶液R3缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌，再将溶液R4缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌，然后将氨水缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌。6)将玻纤缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌。7)将粘结剂缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌，然后再将分散剂缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌。8)将步骤7)捏合好的料涂敷在钢网上制成平板催化剂，煅烧后得到钒-锰-钛系低温平板催化剂成品。进一步地，步骤2)中加热搅拌时的温度为70-80℃。进一步地，步骤3)-5)以及步骤7)中，每次搅拌的时间为10-15min,步骤5)中利用氨水调节搅拌后的混合物的pH为8-9；步骤6)中搅拌时间为20-50min，优选为30-40min。进一步地，步骤8)中，将步骤7)捏合好的料涂敷在钢网上后整板厚度为0.6-0.9mm，优选为0.65-0.8mm。进一步地，步骤8)中，通过板压机和切割机将步骤7)捏合好的料涂敷在钢网上制成长60-65cm、宽50-55cm的带褶皱的平板催化剂。进一步地，步骤8)中，煅烧温度为400-580℃，优选为450-550℃，更优选为480-520℃；煅烧时间为3-8h，优选为4-7h，更优选为5-6h。本专利技术的有益效果如下：本专利技术开发出一种钒-锰-钛系低温平板催化剂及其制备方法，该催化剂降低了催化剂的有效温度，在160-240℃范围内维持很高的脱硝效率，不仅能使得脱硝系统安置在除尘脱硫之后，减缓脱硝催化剂失活速率；而且还能除去低温烟气中的氮氧化物，将对我国的可持续发展带来巨大的经济效益和环境效益。具体实施方式本专利技术中，称量用50kg量程电子秤，精确至小数点后两位数，单位为kg。配制溶液R2，R3，R4时，溶解在1000ml玻璃烧杯中进行，搅拌用玻璃棒手动搅拌。所用捏合机为配备压缩空气，搅拌和加热功能的小型捏合机(型号NH-15)。压缩空气的作用是提供动力，控制捏合机盖子开启关闭。搅拌的作用为混匀泥料，加热的作用为泥料水分过多时蒸发水分。制备过程中，根据得到的泥料的pH值调节氨水用量，使其pH在8-9之间。多个平板催化剂堆放时，上下板的褶皱错开放置，有利于空气流通。煅烧的作用是使活性成分前驱物转化为活性成分，并使有机物完全分解。本专利技术中，所述煅烧采用的设备没有特殊限制，只要温度能达到所需温度并满足恒温时间即可。在本专利技术中，对处理前和处理后的催化剂用催化剂评价装置(SR--H10051)测定其脱硝效率，经过对比分析，明确本专利技术的处理效果。催化剂评价装置包括气瓶组、气体混合加热器、模拟反应器和烟气分析仪(350型、德国Testo公司)等部件。试样尺寸：长宽为50cm×3cm，数量：5片，不含皱褶。实验条件的模拟烟气组成：烟气中H2O为6vol％；O2为6vol％(湿基)；NO为350mg/Nm3；氨氮摩尔比1.0；空速：2500h-1。用烟气分析仪检测反应器进口和出口的NOx浓度。脱硝效率计算公式如下所示：脱硝效率＝([NOx]入-[NOx]出)/[NOx]入×100％(1)其中[NOx]入表示脱硝评价装置入口处的NOx浓度，[NOx]出表示脱硝评价装置出口处的NOx浓度。为了进一步说明本专利技术，下面通过以下实施例进行详细说明。实施例1按照重量分数称取各种原料，共计6500g。将部分去离子水和143g偏钒酸铵以及156g单乙醇胺混合，用加热套加热至70℃，搅拌至完全溶解，冷却至常温备用，得到溶液R2。将部分去离子水和455g硝酸锰混合，搅拌约10min，得到溶液R3。将部分去离子水和195g硝酸铈混合，搅拌约10min，得到溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钒‑锰‑钛系低温平板催化剂，按照重量分数计，包括：

【技术特征摘要】
1.一种钒-锰-钛系低温平板催化剂，按照重量分数计，包括：2.如权利要求1所述的一种钒-锰-钛系低温平板催化剂，其特征在于，所述二氧化钛的晶型为锐钛型，平均粒度不大于1μm，比表面积不小于100m2/g。3.如权利要求1所述的一种钒-锰-钛系低温平板催化剂，其特征在于，所述锰盐选自硝酸锰或乙酸锰；所述活性助剂选自硝酸铈，硫酸铜，硝酸钴中的一种或几种；所述粘结剂选自聚氧乙烯或聚乙烯醇；所述分散剂选自羟甲基纤维素或羧甲基纤维素。4.如权利要求1所述的一种钒-锰-钛系低温平板催化剂，其特征在于，所述氨水的重量浓度为20-25％。5.权利要求1-4任一项所述的钒-锰-钛系低温平板催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)按照重量分数称取各种原料；2)将上述原料中的少量去离子水和偏钒酸铵以及单乙醇胺混合并加热搅拌至完全溶解，得到溶液R2；3)分别将上述原料中的少量去离子水和锰盐混合搅拌，得到溶液R3；将少量去离子水和活性助剂混合搅拌，得到溶液R4；4)将二氧化钛的粉末或二氧化钛和蒙脱石的粉末倒入捏合机中搅拌均匀后，再将剩余的去离子水缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌；当原料中包含偏钨酸铵/七钼酸铵时，将粉末状的偏钨酸铵/七钼酸铵均匀撒入搅拌状态下的捏合机中搅拌；5)将溶液R2缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅拌，再将溶液R3缓慢均匀倒入搅拌状态下的捏合机中搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晨光，张梓迅，贾会珍，刘旭辉，关銞，张鹏，
申请(专利权)人：天河保定环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13