一种Mn‑Fe‑Al‑Si低温SCR催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Mn‑Fe‑Al‑Si低温SCR催化剂及其制备方法和应用，属于低温SCR脱硝技术领域。本发明专利技术的SCR脱硝催化剂是以SiO

A Mn Fe Al Si low-temperature SCR catalyst and preparation method and application thereof

The invention discloses a Mn Fe Al Si low-temperature SCR catalyst and preparation method and application thereof, belonging to the technical field of SCR low temperature denitration. The SCR denitration catalyst of the invention is based on SiO

【技术实现步骤摘要】
一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于环保与催化
，更具体地说，涉及一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR催化剂及其制备方法和应用，主要应用于燃煤电厂或焦化厂等低温SCR脱硝。
技术介绍
能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，随着能源生产和消耗的日益增长，传统的矿物燃烧引发的环境问题日益严重，尤其是燃煤电厂或焦化厂等产生的大量氮氧化物(NOx)对环境造成了极大的污染。氮氧化物(NOx)是大气污染的有害物质之一，在空气中积累到一定程度易引发酸雨和光化学烟雾，给环境和人体健康带来严重影响。因此，NOx的脱除已成为当前环保领域的重要研究课题之一。现有技术中主要是采用选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction，简称SCR)脱硝技术对燃煤排放的NOx进行控制，即在催化剂作用下，采用还原剂(通常选用NH3或尿素)将NOx还原为对大气环境影响较小的氮气和水。SCR工艺具有较高的脱硝效率和较低的NH3逃逸率，工艺简便、自动化程度高，已在工业中得到广泛应用。催化剂是SCR技术的核心，其性能的好坏直接关系到了整体脱硝效率的高低。目前电厂应用最多的脱硝催化剂是V2O5/TiO2和V2O5-WO3/TiO2系列催化剂，其优点是活性高、抗硫性能好；但使用上述催化剂同时存在如下缺点：一是催化剂的制备成本较高；二是催化剂制备条件较为严格，不易控制；三是受催化剂活性温度窗口的影响，SCR脱硝反应器往往需要布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的高温(300～400℃)、高尘段，操作温度较高且控制严格，催化剂容易发生堵塞和中毒现象，从而导致其活性下降，使用寿命较短。此外，由于我国现有电厂烟气脱硫、除尘后的温度偏低，通常为120～240℃，上述催化剂在烟气温度低于250℃的情况下直接用于脱硝时，脱硝效率较低，且经过脱硝后的NH3逃逸量大，很难满足国家排放标准要求。因此，近年来低温高活性脱硝催化剂的开发和研究受到我国研究者的高度关注，并由此产生了许多低温脱硝催化剂。如，中国专利公开号为CN102527406A的专利公开了以改性废旧轮胎热解渣为载体，以MnOx-FeOx为主催化剂组分而制得的用于烟气脱硝的低温SCR催化剂，采用该申请案的方法制备所得催化剂在一定程度上能够降低SCR的操作温度，提高SCR工艺的低温脱硝效率。中国专利申请号为：200810120648.7，申请日为：2008年08月29日，专利技术创造名称为：以氮掺杂活性炭为载体的低温SCR催化剂及其制备工艺，该申请案是以氨气灼烧法制备的氮掺杂活性炭为载体，通过浸渍负载Mn、V、Fe、Co、Cu金属元素氧化物中的一种作为活性组分，从而在一定程度上提高了以活性炭为载体的低温SCR催化剂的脱硝活性，拓宽了催化剂的活性窗口。又如，中国专利公开号：CN105195170A，专利技术公开日：2015.12.30，专利技术创造名称为：一种SCR脱硝催化剂及其制备方法和用途，该申请案的催化剂为以钛的氧化物为载体，以锰的氧化物为活性成分，以铁的氧化物和经硫化处理的铈的氧化物为助催化剂制备的Fe2O3-CeO2-MnOx/TiO2催化剂，该催化剂中铁元素、铈元素、锰元素和钛元素的摩尔比为0.1：0.07：0.4：1。该申请案的SCR脱硝催化剂相对于单一的锰基催化剂，通过添加适量的Fe2O3和经硫化处理的CeO2，在一定程度上降低了催化剂的脱硝反应温度，提高了脱硝效率和抗热性。但现有低温脱硝催化剂虽然在一定程度上能够提高催化剂的低温脱硝性能，但其在低温段的脱硝效率仍有待进一步提高，尤其是催化剂在低温段的脱硝效率稳定性相对较差，受温度波动的影响较大。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有低温脱硝催化剂在低温下的脱硝效果仍有待进一步提高，且其在低温段的脱硝效率的稳定性较差的不足，提供了一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR催化剂及其制备方法和应用。采用本专利技术的方法制备所得SCR脱硝催化剂在低温下具有很好的脱硝效果，有助于延长催化剂的使用寿命，且其在低温下的脱硝效率稳定性较好，适于在电厂烟气脱硝或焦化厂等低温SCR脱硝中推广应用。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：其一，本专利技术的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，该催化剂以SiO2为载体，以MnOx、FeOx和Al2O3为活性组分，且催化剂中各组分元素的质量比Mn:Fe:Al:Si为(1.4-1.6):(1.1-1.3):(0.2-0.4):1。更进一步的，该催化剂中各组分元素的质量比Mn:Fe:Al:Si为1.51:1.26:0.34:1。更进一步的，所述的Al2O3为无定形态结构。更进一步的，该催化剂中的Mn和Fe主要以三价形式负载于SiO2表面。更进一步的，该催化剂的脱硝温度区间段为120℃～240℃。其二，本专利技术的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂的制备方法，该方法是以Fe(NO3)3、Mn(NO3)2和Al(NO3)3溶液及SiO2粉末为原料，采用浸渍法将活性组分负载于载体上，并经焙烧处理制备Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂的，其具体步骤如下：(1)将SiO2固体粉末置于烧杯中，加入去离子水，静置；(2)根据催化剂中各组分元素与Si元素的质量占比，分别称取一定量的Fe(NO3)3、Mn(NO3)2和Al(NO3)3溶液作为活性组分的前驱体并混合均匀，然后将混合液倒入步骤(1)中的SiO2水溶液中，搅拌均匀，得到催化剂溶液；(3)将配制好的催化剂溶液进行磁力搅拌，然后进行干燥处理；(4)将干燥后的催化剂粉末置于封闭空气气氛中于350～550℃下焙烧4～6h，然后随炉冷却，即得本专利技术的Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂。更进一步的，所述步骤(3)中磁力搅拌的时间为5～12h，干燥温度为于80～110℃，干燥时间为8～12h。其三，本专利技术的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂在烟气选择性催化还原脱硝中的应用。更进一步的，将所述的催化剂用于SCR脱硝技术时，控制NH3的通入量与烟气中NO的体积比为(0.8～1.2)：1，氧气浓度为1～5vol％。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，通过选用SiO2作为载体，选用MnOx、FeOx和Al2O3作为活性组分，并对各组分的负载量进行优化控制，从而能够使各组分之间具有良好的相互协调作用，相对于现有低温SCR脱硝催化剂具有更好的低温(120～240℃)脱硝效果，且其在低温(120～240℃)段的脱硝效率稳定性较好，能够适用于我国现有电厂烟气脱硫、除尘后温度偏低的情况以及焦化厂的低温脱硝。(2)本专利技术的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，当催化剂中各组分元素的质量比Mn:Fe:Al:Si为1.51:1.26:0.34:1时，能够有效保证各组分之间的协调作用实现最佳配合，该催化剂在低温段120～240℃的脱硝效率始终保持在95％以上，特别在测试温度区间为120～200℃时，其低温性能表现的最佳。(3)本专利技术的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，其活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Mn‑Fe‑Al‑Si低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂以SiO

【技术特征摘要】
1.一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂以SiO2为载体，以MnOx、FeOx和Al2O3为活性组分，且催化剂中各组分元素的质量比Mn:Fe:Al:Si为(1.4-1.6):(1.1-1.3):(0.2-0.4):1。2.根据权利要求1所述的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂中各组分元素的质量比Mn:Fe:Al:Si为1.51:1.26:0.34:1。3.根据权利要求1或2所述的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述的Al2O3为无定形态结构。4.根据权利要求3所述的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂中的Mn和Fe主要以三价形式负载于SiO2表面。5.根据权利要求5所述的一种Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂的脱硝温度区间段为120℃～240℃。6.一种如权利要求1-5中任一项所述的Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：该方法是以Fe(NO3)3、Mn(NO3)2和Al(NO3)3溶液及SiO2粉末为原料，采用浸渍法将活性组分负载于载体上，并经焙烧处理来制备Mn-Fe-Al-Si低温SCR脱硝催化剂的，其具体步骤如下：(1)将SiO2固体粉末置于烧杯中，加入去...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝忠，尹寿来，孙运兰，陈光，朱自成，訾朝辉，李国波，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34