一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于大气污染控制领域，涉及一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂及其制备方法，该Ce‑Zr共掺杂改性催化剂中五氧化二钒(V2O5)为主活性组分，三氧化钨(WO3)为次活性组分，其余为TiO2‑ZrO2‑CeO2复合载体，其中V2O5的质量分数为1％，WO3的质量分数为5％，TiO2∶ZrO2∶CeO2摩尔比为9∶0.5∶0.5，解决了现有钒基SCR脱硝催化剂中抗K中毒性能不足、催化剂使用寿命短的问题。

An intermediate temperature and high temperature SCR denitration catalyst with high toxic K resistance and its preparation method

The invention belongs to the field of air pollution control, and relates to a medium and high temperature SCR denitrification catalyst with high concentration of K poisoning resistance and its preparation method. The Ce Zr Co doped modified catalyst is five oxidation of vanadium (V2O5) as the main active component, tungsten trioxide (WO3) is sub active component, and the rest is TiO2 ZrO2 ZrO2 CeO2 composite carrier, The mass fraction of V2O5 was 1%, the mass fraction of WO3 was 5%, and the molar ratio of TiO2: ZrO2 to CeO2 was 9: 0.5: 0.5, which solved the problem that the existing vanadium based SCR denitrification catalyst was weak in resistance to K poisoning and the service life of the catalyst was short.

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于大气污染控制领域，涉及一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)的主要危害有：对人体的损害作用；形成酸雨和酸雾；与CxHy形成光化学烟雾；破坏臭氧层等等。NOx主要来源于燃料燃烧过程和各种工业生产过程。燃煤锅炉等排放的烟气量大，且其中90％以上的NOx以难溶于水的NO存在，控制相对困难。2011年7月29日，国家环境保护部对《火电厂大气污染物排放标准》(GB1322-2011)进行了第三次修订，规定自2012年1月1日起，所有新建火电机组NOx排放量限值为100mg/m3，排放标准日益严格。作为目前效率最高、最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction，简称SCR)也已成为我国烟气脱硝的首选技术。由于在工业应用中，SCR脱硝系统通常采用高灰布置方法，催化剂长时间暴露在烟气组分复杂的运行环境中，飞灰中的K、Na、Ca、Si、As等碱金属会破坏催化剂的表面酸性，造成催化剂污染或中毒，引起催化剂失活，从而影响脱硝效率和脱硝成本。同时，燃煤电厂烟气中含有大量的NOx，NOx的排放会导致严重的环境问题，严重时甚至危害人们的生命财产安全。而煤炭依然是我国发展电力的主要能源，据统计我国中碱煤(0.3％-0.5％)及高碱煤(＞0.5)含量所占比例约为28.94％，且生物质燃料的使用已是能源利用的必然趋势，但生物质燃料中K含量高，约为Na的10-50倍，且研究表明K对于催化剂的毒害作用强于Na。因此，通过对钒基SCR脱硝催化剂进行改性，使其具有优良的抗K中毒性能，提高催化剂的使用寿命，降低脱硝成本具有重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为了解决现有钒基SCR脱硝催化剂抗K中毒性能不足、催化剂使用寿命短的问题，提供一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂，该Ce-Zr共掺杂改性催化剂中五氧化二钒(V2O5)为主活性组分，三氧化钨(WO3)为次活性组分，其余为TiO2-ZrO2-CeO2复合载体，其中V2O5的质量分数为1％，WO3的质量分数为5％，TiO2∶ZrO2∶CeO2摩尔比为9∶0.5∶0.5。进一步，在Ce-Zr共掺杂改性催化剂中，V2O5以偏钒酸铵(NH4VO3)的形式加入，WO3以钨酸铵(H40N10O41W12·xH2O)的形式加入，ZrO2以硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)的形式加入，CeO2以硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)的形式加入，TiO2通过四氯化钛(TiCl4)和氨水反应制得。一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：A、根据Ce-Zr共掺杂改性催化剂中各组分的质量百分含量和摩尔比，计算并称取所需各种药品；B、制备TiO2-ZrO2-CeO2复合载体a、将所需TiCl4在冰水浴条件下逐滴滴加到含有2mL浓盐酸的超纯水中，磁力搅拌均匀，配成浓度为0.5mol/L的四氯化钛溶液；b、将Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O和步骤a配制好的四氯化钛溶液混合后，搅拌均匀，得到混合溶液，并将混合液加入到过量浓氨水(氨水浓度为25％)中，并用稀硝酸调节pH至10(稀硝酸浓度为0.1mol/L)，剧烈搅拌2h，得到悬浮液；c、将步骤b所制得的悬浮液继续搅拌3h后陈化24h，将陈化后的悬浮液抽滤水洗，水洗数次后，用硝酸银溶液检验洗涤液中是否还含有氯离子，直至加入硝酸银后不出现沉淀；d、将步骤c去除氯离子的滤饼置于110℃的干燥箱中干燥12h，然后置于马弗炉中在100mL/min的流动空气气氛下经450℃焙烧5h，得到TiO2-ZrO2-CeO2复合载体；C、将称取好的偏钒酸铵、钨酸铵和草酸加入70mL超纯水中充分互溶，将互溶后的溶液置于60℃水浴条件下，充分搅拌至溶解，形成前驱体溶液，其中偏钒酸铵与草酸的物质量之比为1∶2；D、将步骤B制备的TiO2-ZrO2-CeO2复合载体加入步骤C制得的前驱体溶液中，将在110℃的油浴条件下恒温加热搅拌蒸干，得到Ce-Zr共掺杂改性催化剂前驱体；E、将步骤D制得的Ce-Zr共掺杂改性催化剂前驱体置于干燥箱中在110℃条件下干燥15h后放入马弗炉中在100mL/min的流动空气气氛下经450℃煅烧5h，将煅烧后的催化剂产物取出后进行碾磨，压片，最后破碎、筛分成20～40目颗粒状，得到颗粒状的Ce-Zr共掺杂改性催化剂。进一步，步骤B中浓氨水的质量百分数为25％。进一步，步骤E中马弗炉升温速率为2℃/min。本专利技术的有益效果在于：1、通过本专利技术具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂的制备方法制备的Ce-Zr共掺杂改性催化剂，在300～400℃具有很高的脱硝活性。在传统的钒基SCR脱硝催化剂中加入CeO2、ZrO2，使得新获得的Ce-Zr共掺杂改性催化剂表面形成了更多的表面酸性位，提高了吸附与活化反应物分子NH3的位点，提高了催化剂的抗碱金属和碱土金属中毒的性能；也降低了TiO2锐钛矿晶粒的尺寸，提高了活性物种在载体上的分布，进而提高了该催化剂的催化效率和抗K中毒性能。2、通过本专利技术具有抗高浓度K中毒的性能中高温SCR脱硝催化剂的制备方法制备的Ce-Zr共掺杂改性催化剂，尤其适用于含有碱金属和碱土金属的烟气脱硝，具有良好的脱硝活性和抗碱金属和碱土金属中毒性能，不仅可以适用于我国复杂多样的燃煤烟气，延长催化剂使用寿命，而且能够满足未来生物质高K含量的燃烧废气和焚烧炉废气的脱硝催化需求。3、本专利技术具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂的制备方法采用载体制备、浸渍液的制备、活性组分的负载和焙烧四个步骤，制备方法简单、流程清晰、易操作、安全，制备的催化剂在K含量较高的烟气中有明显优势。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术不同改性催化剂及K中毒后脱硝效率随温度的变化曲线。具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：A、准备物料Ce-Zr共掺杂改性催化剂中的各组分质量分数如下：V2O5的质量分数为1％，WO3的质量分数为5％，其余组分为TiO2∶ZrO2∶CeO2复合载体(其中TiO2、ZrO2、CeO2摩尔比为9∶0.5∶0.5)，在Ce-Zr共掺杂改性催化剂中，V2O5以偏钒酸铵(NH4VO3)的形式加入，WO3以钨酸铵(H40N10O41W12·xH2O)的形式加入，ZrO2以硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)的形式加入，CeO2以硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)的形式加入，TiO2通过四氯化钛(TiCl4)和氨水反应制得，偏钒酸铵与草酸的物质的量之比为1∶2。称取0.257gNH4VO3、1.094gH40N10O41W12·xH2O、5.9482gZr(NO3)4·5H2O、6.0160gCe(NO3)3·6H2O和0.554g草本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂，其特征在于，该Ce‑Zr共掺杂改性催化剂中五氧化二钒(V2O5)为主活性组分，三氧化钨(WO3)为次活性组分，其余为TiO2‑ZrO2‑CeO2复合载体，其中V2O5的质量分数为1％，WO3的质量分数为5％，TiO2∶ZrO2∶CeO2摩尔比为9∶0.5∶0.5。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂，其特征在于，该Ce-Zr共掺杂改性催化剂中五氧化二钒(V2O5)为主活性组分，三氧化钨(WO3)为次活性组分，其余为TiO2-ZrO2-CeO2复合载体，其中V2O5的质量分数为1％，WO3的质量分数为5％，TiO2∶ZrO2∶CeO2摩尔比为9∶0.5∶0.5。2.如权利要求1所述的具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂，其特征在于，在所述Ce-Zr共掺杂改性催化剂中，V2O5以偏钒酸铵(NH4VO3)的形式加入，WO3以钨酸铵(H40N10O41W12·xH2O)的形式加入，ZrO2以硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)的形式加入，CeO2以硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)的形式加入，TiO2通过四氯化钛(TiCl4)和氨水反应制得。3.一种如权利要求1或2所述具有抗高浓度K中毒性能的中高温SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，该方法依次包括以下步骤：A、根据Ce-Zr共掺杂改性催化剂中各组分的质量百分含量和摩尔比，计算并称取所需各种药品；B、制备TiO2-ZrO2-CeO2复合载体a、将所需TiCl4在冰水浴条件下逐滴滴加到含2mL浓盐酸的超纯水中，磁力搅拌均匀，配成浓度为0.5mol/L的四氯化钛溶液；b、将Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O和步骤a配制好的四氯化钛溶液混合后，搅拌均匀，得到混合溶液，并将混合液加入到过量浓氨水(氨水浓度为25％)中，并用稀硝酸调...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅敏，曹俊，姚小江，李宁，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50