一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法，该方法为：一、经筛网筛选褐煤颗粒，然后置于管式炉中焙烧，得到热解焦；二、通过等体积浸渍法将热解焦浸渍在硝酸锰溶液中，得到浸渍有硝酸锰的热解焦；三、通过等体积浸渍法将浸渍有硝酸锰的热解焦浸渍在硝酸钴溶液中，得到浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦；四、将浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦采用电炉炒干后置于等离子体反应釜中进行低温等离子焙烧处理，得到SCO脱硝催化剂；本发明专利技术通过对制备脱硝催化剂的现有制备方法进行改进，采用等离子法和改变背景气对催化剂进行热解焦表面改性，提高了催化剂表面孔隙结构所占的比率，提高了SCO脱硝催化剂的催化性能。

Method for preparing SCO denitration catalyst by plasma method

The invention discloses a method for plasma preparation of SCO denitration catalyst, the method is as follows: first, the screen is arranged in the pipe and lignite particles roasting furnace, obtained char; two, by equal volume impregnation pyrolysis coke impregnated in manganese nitrate solution, obtained char impregnated with manganese; three, by equal volume impregnation pyrolysis coke impregnated with manganese impregnated with cobalt nitrate solution, obtained char impregnated with manganese nitrate and cobalt nitrate; four, impregnated char nitrate and cobalt nitrate by low temperature plasma treatment of roasting furnace fried dried in a plasma reactor, SCO denitration catalyst; the existing method for preparation of denitration catalyst was improved, the catalyst pyrolysis coke surface modification by plasma method and the change of background gas The ratio of the pore structure of the catalyst surface was improved, and the catalytic performance of the SCO denitration catalyst was improved.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法
本专利技术属于脱硝催化剂
，具体涉及一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法。
技术介绍
目前应用于烟气脱硝的催化剂主要有贵金属催化剂、分子筛催化剂和金属氧化物催化剂等。贵金属催化剂在催化还原过程中对氨的氧化具有较高的活性，但在选择催化还原过程中还原剂消耗量大，运行成本高，且易发生硫中毒和氧抑制等。分子筛催化剂在中高温区域的活性高，且活性温度区间较宽，但水抑制、硫中毒及低温活性低等问题限制了其工业应用。金属氧化物催化剂主要包括单金属氧化物、负载的金属及金属氧化物和钙钛矿型复合氧化物。热解焦是煤炭燃烧后产生的固体残留物，由于热解焦不利于燃烧(因为高灰分、低挥发分、低热值等特点)，很难有好的后续利用价值，但是丰富的孔结构，和含有许多含氧官能团的表面能够具有吸附的作用，吸附NO等气态污染物，是良好的吸附剂和催化剂载体物质。传统脱硝工艺为SCR和SNCR法，这两种方法脱硝效率均可达到90％以上，但反应温度均为550℃～800℃的高温，大大增加了工业成本。而当前的脱硝工艺SCO法即选择性催化氧化法，是指在120℃～300℃低温环境下，催化剂先利用烟气中的氧气将NO部分地氧化成NO2，使其氧化度(NO2/NOX)达到50％～60％(此时吸收效率最高)，再用湿法脱硫的吸收剂吸收，实现湿法同时脱硫脱氮，并且利用氮氧化物和硫氧化物的自氧化还原作用生成硫酸铵等有价值的副产品。该脱硝工艺的催化反应温度要求低，故投资成本会大大降低低，运行费用少，配合着下游的湿法吸收工艺，处理效率可达99％以上，且能产生经济效益，并能够同时脱硫脱硝，减少净化流程和费用，将是最具价值的烟气净化技术。现有制备脱硝催化剂的方法主要包括浸渍法和溶胶-凝胶法，这两种方法在制备的过程中都涉及到长时间高温焙烧，且焙烧后的催化剂易结团(如图1所示)，催化性能较差，而且与SCO法配合，也不能发挥SCO法脱硝的明显优势，因此，需要针对SCO法脱硝设计一种脱硝催化剂，能将SCO法脱硝的优势显著地发挥出来。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法。该制备方法通过对制备脱硝催化剂的现有制备方法进行改进，采用等离子法和通过改变背景气对催化剂进行表面改性，提高了催化剂表面孔隙结构所占的比率，提高了SCO脱硝催化剂的催化性能，并且将热解焦变废为宝，作为脱硝催化剂的载体使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、经筛网筛选出粒径为1mm～2mm的褐煤颗粒，然后置于管式炉中在温度为700℃～800℃的条件下焙烧2h～4h，得到热解焦；步骤二、通过等体积浸渍法将步骤一中所述热解焦浸渍在硝酸锰溶液中，得到浸渍有硝酸锰的热解焦；所述硝酸锰溶液的质量百分比浓度为2.3％～20％；步骤三、通过等体积浸渍法将步骤二中浸渍有硝酸锰的热解焦浸渍在硝酸钴溶液中，得到浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦；所述浸渍热解焦的硝酸钴溶液的质量百分比浓度为13.1％～27.72％；步骤四、将步骤三中浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦采用万用电炉在功率为500W的条件下炒5min，炒干后置于等离子体反应釜中，向所述等离子体反应釜中持续通入反应气，然后在30W～90W条件下对炒干后浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦进行低温等离子焙烧处理，得到SCO脱硝催化剂；所述反应气为氩气、烃类混合气体或氧气；所述SCO脱硝催化剂由以下质量百分含量的原料组成：锰的氧化物1％～8％，钴的氧化物5％～10％，热解焦83％～94％；所述低温等离子焙烧处理的时间为2min～4min。上述的一种等离子体法制备选择性催化氧化法脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤一中所述焙烧的温度为750℃，焙烧的时间为4h。上述的一种等离子体法制备选择性催化氧化法脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤四中得到的SCO脱硝催化剂中锰的氧化物的质量百分含量和钴的氧化物的质量百分含量均为8％。上述的一种等离子体法制备选择性催化氧化法脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤二中和步骤三中浸渍的时间均为24h。上述的一种等离子体法制备选择性催化氧化法脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤四中所述等离子体反应釜的功率为60W，所述低温等离子焙烧处理的时间为3min，所述反应气的气体流量为30mL/min～40mL/min。上述的一种等离子体法制备选择性催化氧化法脱硝催化剂的方法，其特征在于，步骤四中所述烃类混合气体由以下体积百分比的成分组成：乙烷27％、乙烯27％、乙炔13.6％、丙烷5.4％、丙烯5.4％、甲基乙炔5.4％、正丁烷5.4％、1-丁烯5.4％和乙基乙炔5.4％。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术制备的负载型热解焦脱硝催化剂适用于SCO脱硝工艺，在低温环境下对NO拥有很好的低温催化活性，使NO转化为NO2，再配合湿法吸收技术可以很大程度去除烟气中的NO，能够大大提高催化剂的脱硝效率。2、本专利技术对等离子体制备脱硝催化剂方法进行改进，通过改变背景气(氩气、烃类混合气体、氧气)对催化剂进行表面改性，提高了催化剂表面孔隙结构所占的比率。3、本专利技术采用分步等体积浸渍法浸渍Mn和Co，能够解决同时浸渍时Mn和Co的竞争吸附，热解焦上吸附的Mn和Co都能达到作为催化剂催化SCO脱硝的实验，在SCO脱硝催化剂的热解焦上锰主要以MnO2的形式存在，但是也存在极少量的Mn2O3，钴主要以Co3O4的形式存在，但是也存在极少量的CoO。4、在热解焦表面利用等体积浸渍法负载Mn和Co，改变等离子背景气氛，分别通入氧气、烃类混合气体、氩气对热解焦进行表面改性，制备出适应SCO脱硝工艺的脱硝催化剂，在低温环境下拥有较高的催化活性。5、本专利技术经过等离子体改性后制得的催化剂同常规焙烧的催化剂相比，晶粒更均匀并且结晶性差，可以看出通过等离子体焙烧后提高了催化剂均匀性和分散性。6、本专利技术采用低温等离子体改性法制备SCO脱硝催化剂，使其具有分散度高、能耗低、活性和选择性强、寿命长且制备时间短的特性。另外，在等离子体的作用下，SCO脱硝催化剂对毒物的敏感程度降低。7、本专利技术将热解焦作为催化剂载体应用在SCO工艺中脱硝，一般热解焦来源于煤炭热解的产物，但是由于缺点很多，所以没有后续非常好的利用效果，另外就是热解焦作为催化剂如果要是催化反应中温度很高，会发生引燃，所以作为催化剂的载体应用范围很受限制，但SCO工艺由于温度选择不高，因此可以借助热解焦的多孔结构并含有一些碱金属和碱性基团，能够吸附热解过程中释放的钾、钠等金属元素，可以有效去除热解过程中产生的硫氧化物和氮氧化物，因而具有一定的催化活性，更适合应用了SCO工艺中作为脱硝催化剂的载体使用，并且将废弃的热解焦进行有效的利用，变废为宝，具有节能环保的作用。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。附图说明图1是现有技术中经高温焙烧后的脱硝催化剂的SEM图。图2是本专利技术实施例1制备的SCO脱硝催化剂的SEM图。图3是本专利技术实施例1制备的SCO脱硝催化剂的XRD图谱。图4是本专利技术实施例1～3制备的SCO脱硝催化剂和对比例1制备脱硝催化剂用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、经筛网筛选出粒径为1mm～2mm的褐煤颗粒，然后置于管式炉中在温度为700℃～800℃的条件下焙烧2h～4h，得到热解焦；步骤二、通过等体积浸渍法将步骤一中所述热解焦浸渍在硝酸锰溶液中，得到浸渍有硝酸锰的热解焦；所述硝酸锰溶液的质量百分比浓度为2.3％～20％；步骤三、通过等体积浸渍法将步骤二中浸渍有硝酸锰的热解焦浸渍在硝酸钴溶液中，得到浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦；所述浸渍热解焦的硝酸钴溶液的质量百分比浓度为13.1％～27.72％；步骤四、将步骤三中浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦采用电炉在功率为500W的条件下炒5min，炒干后置于等离子体反应釜中，向所述等离子体反应釜中持续通入反应气，然后在30W～90W条件下对炒干后浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦进行低温等离子焙烧处理，得到SCO脱硝催化剂；所述反应气为氩气、烃类混合气体或氧气；所述SCO脱硝催化剂由以下质量百分含量的原料组成：锰的氧化物1％～8％，钴的氧化物5％～10％，热解焦83％～94％；所述低温等离子焙烧处理的时间为2min～4min。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体法制备SCO脱硝催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、经筛网筛选出粒径为1mm～2mm的褐煤颗粒，然后置于管式炉中在温度为700℃～800℃的条件下焙烧2h～4h，得到热解焦；步骤二、通过等体积浸渍法将步骤一中所述热解焦浸渍在硝酸锰溶液中，得到浸渍有硝酸锰的热解焦；所述硝酸锰溶液的质量百分比浓度为2.3％～20％；步骤三、通过等体积浸渍法将步骤二中浸渍有硝酸锰的热解焦浸渍在硝酸钴溶液中，得到浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦；所述浸渍热解焦的硝酸钴溶液的质量百分比浓度为13.1％～27.72％；步骤四、将步骤三中浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦采用电炉在功率为500W的条件下炒5min，炒干后置于等离子体反应釜中，向所述等离子体反应釜中持续通入反应气，然后在30W～90W条件下对炒干后浸渍有硝酸锰和硝酸钴的热解焦进行低温等离子焙烧处理，得到SCO脱硝催化剂；所述反应气为氩气、烃类混合气体或氧气；所述SCO脱硝催化剂由以下质量百分含量的原料组成：锰的氧化物1％～8％，钴的氧化物5％～10％，热解焦83％～94％；所述低温等离子焙烧处理的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蕾，何会彬，马振华，文欣，陈吉浩，王禹苏，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61