负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于大气污染控制技术领域，具体为一种负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂，其通式为M

Supported ammonium hydrogen sulfate SCR denitrification catalyst and its preparation methods and Applications

The invention belongs to the technical field of air pollution control, in particular to a supported low temperature anti ammonium sulfate SCR denitrification catalyst and a preparation method and application. The invention has an anti denitrification catalyst for ammonium hydrogen sulfate SCR, and its general formula is M

【技术实现步骤摘要】
负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于大气污染控制
，具体涉及一种负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
氮氧化物NOx是（NO、NO2和N2O）全球大气污染物主要来源之一，是引起光化学烟雾、酸雨、雾霾、臭氧层破坏等环境问题的主要原因之一，给人类生活环境和身体健康带来极大危害,因而成为当前急需解决的环境问题之一。我国以煤炭为主的能源结构导致火电站、钢铁、冶金、玻璃、石化、焦化焦炉等烟气含有大量的NOx。近年来，我国环境保护标准不断提高，对氮氧化物的排放控制越来越严格，燃煤电厂大部分已经进行了脱硝装置改造，应用目前世界上最为有效的烟气脱硝(deNOx)技术NH3-SCR和商用高效催化剂V2O5-WO3/TiO2，使得燃煤电厂烟气中的氮氧化物排放基本达到国家排放标准。然而目前，钢铁、冶金、玻璃、石化、焦化焦炉等工业锅炉脱硝技术尚未得到改造，由于这些工业锅炉的烟气温度在150-300℃，并且烟气中含有高于300mg/m3的SO2和20vol.%H2O。目前国内外商用的V2O5-WO3/TiO2催化剂在该条件下的脱硝活性比较差，是由于SO2在催化剂表面被V2O5氧化成SO3，SO3和H2O以及NH3生成硫酸氢铵或硫酸铵等物质，该温度下的硫酸氢铵或硫酸铵是一种粘性物质，附着在催化剂表面，覆盖在活性位上，阻塞催化剂毛细孔，使催化剂脱硝效率下降甚至失活。国内外还没有针对这类低温燃煤烟气成熟技术，使得这类耗煤行业烟气氮氧化物的减排形势十分严重，因此开发低温抗硫酸氢铵催化剂具有重要意义。公开号为CN102078809A的中国专利技术专利公开了一种在适用于150-250℃的低温脱硝Mn-Ti催化剂，但是MnOx容易被SO3和H2O生成的H2SO4毒害，失去催化活性。因此，开发一种低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具备低起活温度，高催化活性，强抗水抗硫性能的的负载型脱硝催化剂，并提供其制备方法和应用。本专利技术提供的负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂，其通式为MxV1-xOPO4/TiO2；M元素为Mo或W；M元素与V的摩尔数之和为1；活性组分与载体的质量份数为：活性组分占1～10份，载体占90～99份。本专利技术还提供上述负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂的制备方法，具体步骤如下：（1）向去离子水中加入钒源和草酸，40~90℃水浴加热，磁力搅拌至溶液呈蓝色；（2）向步骤（1）溶液中加入M源，搅拌0.5~3h，至完全溶解；（3）向步骤（2）溶液中加入磷源，继续搅拌0.5~3h，至反应完全；（4）向步骤（3）溶液中加入TiO2，超声分散，并60~90℃水浴搅拌蒸干；（5）将蒸干后的样品放在真空干燥箱中干燥；（6）将干燥后的样品进行研磨至无颗粒，并在马弗炉中焙烧，得到成品催化剂；（7）将成品催化剂造粒，过40~60目筛，即得到抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂。作为优选，所述的钒源为V2O5或NH4VO3，所述的草酸投入的物质的量是钒源投入物质的量的2~4倍。作为优选，所述的M源为Mo或W的金属酸盐中的一种。作为优选，所述的磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸铵中的一种。作为优选，所述真空干燥箱的真空度为-0.01~-0.08MPa，干燥温度为80~120℃，维持时间为8~24h。作为优选，所述的焙烧温度为300~600℃，焙烧时间为6~12h。本专利技术负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂的优点是：制备方法简单，可以有效弥补传统V2O5-WO3/TiO2催化剂在低温下脱硝效率低、抗硫抗水性能较差等缺陷。本专利技术催化剂可耐受同时含有0～3000mg/m3的SO2和0～20vol.%水蒸气的氮氧化物烟气，在150～300℃以及3,000～100,000h-1空速的条件下，脱硝效率大于90%，并能稳定80h以上，可用于玻璃、钢铁、焦化焦炉等固定源烟气的氮氧化物排放的脱硝处理。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例1：1.催化剂的制备：向500mL去离子水中依次加入0.2mol偏钒酸铵（NH4VO3）、0.48mol二水草酸（H2C2O4·2H2O），60℃搅拌0.5h，得到蓝色溶液。向上述溶液中加入0.11mol四水合钼酸铵（(NH4)6Mo7O24·4H2O），搅拌0.5h；向上述溶液中加入0.31mol的H3PO4(85%)，继续搅拌3h至反应完全；向该溶液中加入500g高比表面积的TiO2，超声分散，90℃搅拌蒸干；将所得样品转移至真空干燥箱中，维持真空度-0.07MPa，恒温120℃，干燥12h。将固体研磨至无颗粒后放入马弗炉700℃焙烧6h。造粒，过40-60目筛，得到低温负载型抗硫酸氢铵SCR催化剂。2.催化剂的性能测试：取0.6g已压片过筛的催化剂放入固定床石英管反应器，石英管内径=0.4cm，模拟烟气由NO、NH3、O2和N2组成，其中NO1500ppm、NH31500ppm、O23vol%，空速80,000h-1，反应温度150~300℃，反应尾气用NO-NO2-NOx分析仪（Thermo42i-HL）在线检测。在该测试条件下，催化剂的脱硝效率稳定在98%以上。3.抗硫抗水性能测试：模拟烟气中通入SO2和水蒸气：SO2浓度为1000mg/m3，水蒸气体积比为20vol.%，其他测试条件不变。在该测试条件下，催化剂的脱硝效率依然稳定在91%以上，证明催化剂有较强的抗硫酸氢铵能力。实施例2：1.催化剂的制备：向500mL去离子水中依次加入0.2mol偏钒酸铵（NH4VO3）、0.48mol二水草酸（H2C2O4·2H2O），60℃搅拌0.5h，得到蓝色溶液。向上述溶液中加入0.067mol偏钨酸铵（(NH4)6H2W12O40.nH2O），搅拌0.5h；向上述溶液中加入0.31mol的H3PO4(85%)，继续搅拌3h至反应完全；向该溶液中加入500g高比表面积的TiO2，超声分散，90℃搅拌蒸干；将所得样品转移至真空干燥箱中，维持真空度-0.07MPa，恒温120℃，干燥12h。将固体研磨至无颗粒后放入马弗炉700℃焙烧6h。造粒，过40-60目筛，得到低温负载型抗硫酸氢铵SCR催化剂。2.催化剂的性能测试：取0.6g已压片过筛的催化剂放入固定床石英管反应器，石英管内径=0.4cm，模拟烟气由NO、NH3、O2和N2组成，其中NO1500ppm、NH31500ppm、O23vol%，空速80,000h-1，反应温度150~300℃，反应尾气用NO-NO2-NOx分析仪（Thermo42i-HL）在线检测。在该测试条件下，催化剂的脱硝效率稳定在96%。3.抗硫抗水性能测试：模拟烟气中通入SO2和水蒸气：SO2浓度为1000mg/m3，水蒸气体积比为20vol.%，其他测试条件不变。在该测试条件下，催化剂的脱硝效率依然稳定在90%以上，证明催化剂有较强的抗硫酸氢铵能力。实施例3：1.催化剂的制备：向500mL去离子水中依次加入0.1mol五氧化二钒（V2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂，其特征在于，其通式为M

【技术特征摘要】
1.一种负载型低温抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂，其特征在于，其通式为MxV1-xOPO4/TiO2；M元素为Mo或W；M元素与V的摩尔数之和为1；活性组分与载体的质量份数为：活性组分占1～10份，载体占90～99份。2.如权利要求1所述的抗硫酸氢铵SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）向去离子水中加入钒源和草酸，40~90℃水浴加热，磁力搅拌至溶液呈蓝色；（2）向步骤（1）溶液中加入M源，搅拌0.5~3h，至完全溶解；（3）向步骤（2）溶液中加入磷源，继续搅拌0.5~3h，至反应完全；（4）向步骤（3）溶液中加入TiO2，超声分散，并于60~90℃水浴搅拌蒸干；（5）将蒸干后的样品放在真空干燥箱中干燥；（6）将干燥后的样品进行研磨至无颗粒，并在马弗炉中焙烧，得到成品催化剂；（7）将成品催化剂造粒，过40~60目筛，即得到抗硫酸氢铵SCR催化剂。3.根据权利要求2所述的抗硫酸氢铵SCR脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐幸福，刘小娜，高佳逸，陈俊逍，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31