脱硝催化剂及其制造方法技术

本发明专利技术提供在以氨为还原剂的选择性催化还原反应时，在较低温度下的脱硝效率良好、并且不伴随SO2的氧化的催化剂。该脱硝催化剂是存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒、且BET比表面积为10m2/g以上的脱硝催化剂。

Denitrification catalyst and its manufacturing method

The present invention provides a catalyst with good denitrification efficiency at lower temperatures and no oxidation with SO2 at a lower temperature when a selective catalytic reduction reaction with ammonia is a reductant. The denitrification catalyst is a vanadium oxide catalyst with a specific surface area of 10 m2/g and a conversion of vanadium pentoxide to 3.3 wt%.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱硝催化剂及其制造方法
本专利技术涉及脱硝催化剂及其制造方法。更具体而言，本专利技术涉及在对通过使燃料燃烧而产生的排气进行净化时所使用的脱硝催化剂及其制造方法。
技术介绍
作为通过燃料的燃烧而向大气中排出的污染物质之一，可举出氮氧化物(NO、NO2、NO3、N2O、N2O3、N2O4、N2O5)。氮氧化物会引起酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾等，对环境及人体造成严重影响，因此其处理已成为重要课题。作为除去上述氮氧化物的技术，已知有以氨(NH3)为还原剂的选择性催化还原反应(NH3-SCR)。如专利文献1中记载的那样，作为用于选择性催化还原反应的催化剂，以氧化钛为载体、并负载有氧化钒的催化剂已被广泛使用。氧化钛由于对硫氧化物的活性低、并且稳定性高，因此被认为是最好的载体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-275852号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题另一方面，氧化钒在NH3-SCR中起主要作用，但由于会将SO2氧化成SO3，因此不能负载1wt％左右以上的氧化钒。因此，通常以相对于载体为1wt％以下的量进行使用。与此同时，在现有的NH3-SCR中，在氧化钛载体上负载氧化钒(以及根据情况而负载氧化钨)而成的催化剂在低温时基本不会发生反应，因此不得不于350-400℃这样的高温进行使用。然而，为了提高实施NH3-SCR的装置、设备的设计自由度、提高效率，要求开发出即使于低温也显示高氮氧化物还原率活性的催化剂。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，目的在于提供在以氨为还原剂的选择性催化还原反应时，低温时的脱硝效率良好、并且不伴随SO2的氧化的催化剂。用于解决课题的手段本专利技术涉及存在以五氧化二钒(日文为“五酸化バナジウム”)换算计为3.3wt％以上的氧化钒、且BET比表面积为10m2/g以上的脱硝催化剂。另外，上述脱硝催化剂优选用于在200℃以下的脱硝。另外，上述脱硝催化剂的利用NH3-TPD(TPD：程序升温脱附)测得的NH3脱附量优选为10.0mmol/g以上。另外，本专利技术涉及制造上述脱硝催化剂的制造方法，该制造方法包括：于300℃～400℃的温度将钒酸盐进行热分解的工序。另外，本专利技术涉及制造上述脱硝催化剂的制造方法，该制造方法包括：将钒酸盐溶解于螯合物并干燥，然后进行烧制的工序。专利技术的效果本专利技术涉及的脱硝催化剂特别是在200℃以下的脱硝效率良好，能够将NO转化为无害的N2。另外，使用了本专利技术涉及的脱硝催化剂的选择性催化还原反应能够在200℃以下实施，因此不会伴随SO2的氧化。附图说明[图1]为由实施例1～3、比较例1制备的五氧化二钒催化剂的X射线粉末衍射的结果。[图2]为由实施例3～8、比较例2～3制备的五氧化二钒催化剂的X射线粉末衍射的结果。[图3]为表示由实施例1～3、比较例1、比较例4制备的五氧化二钒催化剂的NH3-SCR活性的图。[图4]为表示在使用由实施例1、及比较例1制备的五氧化二钒催化剂的选择性催化还原反应中，反应温度与N2选择率的关系的图。[图5]为表示在将由实施例1制备的五氧化二钒催化剂用于NH3-SCR反应时的空间速度依赖性的图。[图6]为表示在将由实施例1制备的五氧化二钒催化剂用于水分共存下的选择性催化还原反应时的NO转化率的随时间经过的图。[图7]为表示在将由实施例1制备的五氧化二钒催化剂用于S成分共存下的选择性催化还原反应时的NH3、NO、SO2浓度的时间经过的图。[图8]为表示在各反应温度下由各实施例制备的五氧化二钒催化剂的五氧化二钒负载量与NO转化率的关系的图。[图9]为表示由各实施例及各比较例制备的五氧化二钒催化剂的BET比表面积与NO转化率的关系的图。[图10]为由实施例10～14制备的五氧化二钒催化剂的X射线粉末衍射的结果。[图11]为表示由实施例10～14制备的五氧化二钒催化剂的NH3-SCR活性的图。[图12]为表示由实施例1～2、实施例10～13、比较例1制备的五氧化二钒催化剂的比表面积与NO转化率的关系的图。[图13]为表示由实施例1～2、实施例11～12、比较例1制备的五氧化二钒催化剂的BET比表面积与NH3脱附量的关系的图。[图14]为表示由实施例1～2、实施例11～12、比较例1制备的五氧化二钒催化剂的NH3脱附量与NO转化率的关系的图。具体实施方式以下，针对本专利技术的实施方式进行说明。本专利技术的脱硝催化剂中，存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒，并且BET比表面积为10m2/g以上。这样的脱硝催化剂与以往使用的钒/钛催化剂等的脱硝催化剂相比，即使在低温环境下也能够发挥出高脱硝效果。具体而言，在使用了存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒的脱硝催化剂的、以氨为还原剂的选择性催化还原反应(NH3-SCR)中，大体而言，在反应温度为120℃的情况下，显示出约35％以上的NO转化率，在反应温度为150℃的情况下，显示出约60％以上的NO转化率。即使是在反应温度为100℃的情况下，也显示出超过20％的NO转化率。另一方面，在脱硝催化剂中仅存在以五氧化二钒换算计小于3.3wt％的氧化钒的情况下，无论是在反应温度120℃的情况下还是在反应温度为150℃的情况下，均仅显示出小于20％的NO转化率。如上所述，在本专利技术涉及的脱硝催化剂中，存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒，但除了氧化钒以外，还可以包含氧化钛作为其它含有物。此外，也可以包含贵金属及贱金属、典型金属。优选地，也可以包含氧化钨、氧化铬、氧化钼等。另外，在上述记载中，提到了在脱硝催化剂中优选存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒，但需要说明的是，优选地，在脱硝催化剂中也可以存在以五氧化二钒换算计为9wt％以上的氧化钒。进一步优选地，在脱硝催化剂中也可以存在以五氧化二钒换算计为20wt％以上的氧化钒。进一步优选地，在脱硝催化剂中也可以存在以五氧化二钒换算计为33wt％以上的氧化钒。进一步优选地，在脱硝催化剂中也可以存在以五氧化二钒换算计为43wt％以上的氧化钒。进一步优选地，在脱硝催化剂内也可以存在以五氧化二钒换算计为80wt％以上的氧化钒。进一步优选地，在脱硝催化剂中氧化钒也可以为100％。上述氧化钒包括氧化钒(II)(VO)、三氧化二钒(III)(V2O3)、二氧化钒(IV)(V2O4)、五氧化二钒(V)(V2O5)，在脱硝反应中，五氧化二钒(V2O5)的V元素可以取5价、4价、3价、2价的形态。另外，关于脱硝催化剂的BET比表面积，例如，在使用了包含五氧化二钒且BET比表面积为13.5m2g-1的脱硝催化剂的、反应温度为120℃的NH3-SCR中，NO转化率大于20％。另外，在使用了包含五氧化二钒且BET比表面积为16.6m2g-1的脱硝催化剂的、反应温度为120℃的NH3-SCR中，NO转化率也大于20％。另一方面，在使用了作为BET比表面积小于10m2/g的脱硝催化剂的例如BET比表面积为4.68m2/g的脱硝催化剂的、反应温度为120℃的NH3-SCR中，NO转化率小于20％。另外，脱硝催化剂的BET比表面积为10m2/g以上，但优选地，也可以为15m2/g以上。进一步优选地，脱硝催化剂的BET比表面积也可以为30m2/g。进一步优选地，脱硝催化剂的BE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.脱硝催化剂，其中，存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒，并且BET比表面积为10m2/g以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.脱硝催化剂，其中，存在以五氧化二钒换算计为3.3wt％以上的氧化钒，并且BET比表面积为10m2/g以上。2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其用于在200℃以下的脱硝。3.根据权利要求1或2所述的脱硝催化剂，其中，利用NH3-TPD(TPD：程序升温脱附)测得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：清永英嗣，引野健治，盛田启一郎，春田正毅，村山彻，美浓真，
申请(专利权)人：中国电力株式会社，公立大学法人首都大学东京，
类型：发明
国别省市：日本,JP