一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法及产品，属于燃煤烟气脱硝技术领域。该方法具体为：首先在蜂窝状SCR催化剂表面制备一层微米级厚度的流通层，用以SCR反应产物N2的流动；再在流通层外表面包覆分子筛膜层，用以阻碍SO2与SCR催化剂的接触；最后对催化剂模块背向烟气来流的一侧进行打磨，以除去该侧的分子筛膜层，使得N2可以从该侧的流通层流出。应用本发明专利技术，利用分子筛膜的筛分作用阻止SO2接触到蜂窝状SCR催化剂，同时不对蜂窝状SCR催化剂的脱硝效率产生影响，解决了蜂窝状低温SCR催化剂的SO2中毒问题，促进低温SCR催化剂的工业化应用。

Method and product for improving honeycomb SCR catalyst anti SO2 performance

The invention discloses a method and a product for improving the SO2 resistance of honeycomb SCR catalyst, belonging to the technical field of coal-fired flue gas denitrification. The method is as follows: firstly, a flow layer of micron thickness is prepared on the surface of the honeycomb SCR catalyst for the flow of the SCR reaction product N2; secondly, a molecular sieve film is coated on the outer surface of the flow layer to prevent the contact of SO2 with the SCR catalyst; finally, the back side of the catalyst module is polished to remove the incoming flue gas. The molecular sieve film on the side causes N2 to flow out from the circulation layer of the side. The present invention can prevent SO2 from contacting honeycomb SCR catalyst by sieving molecular sieve membrane, and has no effect on the denitrification efficiency of honeycomb SCR catalyst. The problem of SO2 poisoning of honeycomb low temperature SCR catalyst is solved, and the industrial application of low temperature SCR catalyst is promoted.

【技术实现步骤摘要】
一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法及产品
本专利技术属于燃煤烟气脱硝
，更具体地，涉及一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法及产品。
技术介绍
《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》和《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》的颁布，对燃煤电厂的污染物排放限值提出了更高要求。NOx作为燃煤电厂主要污染物排放之一，要达到“超净排放”限值要求，必须实现高效、稳定的烟气脱硝。目前，我国大型燃煤电厂几乎都采用了选择性催化还原(SCR)技术作为尾部烟气脱硝技术。一般情况下，SCR催化剂的用量约为0.8m3/MW，化学寿命约为2～3年，在其化学寿命结束后催化剂将不能满足脱硝要求。引起SCR催化剂活性降低的因素主要有催化剂积灰与堵塞、催化剂的烧结与活性组分挥发、催化剂的中毒和催化剂的机械磨损，其中SO2是导致催化剂中毒的重要因素之一。烟气中的SO2在SCR催化剂作用下被催化氧化为SO3，与烟气中的水蒸汽及NH3反应，生成一系列铵盐，这样不仅会造成NH3的浪费，而且还会导致催化剂的活性位被覆盖，导致催化剂失活。此外，SO2还会与催化剂中的金属活性成分发生反应，生成金属硫酸盐导致催化剂失活。另一方面，随着低温SCR催化剂越来越受到关注，大量的研究者致力于制备一种低温下高活性的SCR催化剂，目前已取得一些进展，代表是Mn-Ce系列的催化剂。但普遍抗SO2性能不佳，低温环境下，当烟气中存在SO2时，催化剂活性下降明显。综上，提高SCR催化剂抗SO2性能可以增加催化剂的使用寿命，提高SCR反应器的经济性；并且可以有效促进低温SCR技术的工业化应用。中国专利《一种减少SO2对SCR催化剂毒害的装置及方法》(ZL201610225266.5)中，提到将SCR催化剂颗粒装载在多孔容器内部，然后在多孔容器表面包覆分子筛膜，利用分子筛的筛分作用减少SO2与SCR催化剂的接触，并且SCR反应产物N2可以从尾部小孔流出，从而减少SO2对SCR催化剂的毒害作用。然而如果将上述装置进行工业化应用，即将商业蜂窝状SCR催化剂装载入表面包覆分子筛膜的多孔容器内部，然后作为一个催化剂模块放入烟道中，则不可避免地导致烟气流动受到分子筛膜和多孔容器的严重阻碍，对电厂引风机的运行产生重大危害。这也是SCR催化剂颗粒不能直接应用于工业实际而需加工成蜂窝状催化剂的原因。直接套用专利ZL201610225266.5的方法不能用于实际工业应用。如果利用专利ZL201610225266.5中的思路，将分子筛直接包覆在蜂窝状催化剂表面来阻止SO2与SCR催化剂的接触，那么由于N2的分子动力学直径略大于SO2，因此采用分子筛膜阻止SO2接触SCR催化剂的同时，SCR反应的产物N2也不能很好扩散出去，导致SCR反应无法继续进行。因此，对于工业上使用的蜂窝状SCR催化剂和低温SCR催化剂的工业化应用，研究有效的方法来解决蜂窝状SCR催化剂的SO2中毒问题十分重要。
技术实现思路
针对现有技术的迫切需求，本专利技术提出一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法及产品，其目的在于，利用分子筛膜的筛分作用阻止SO2接触到蜂窝状SCR催化剂，同时不对蜂窝状SCR催化剂的脱硝效率产生影响。为实现本专利技术技术目的，本专利技术提供了一种利用分子筛膜提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，该方法具体为：首先在蜂窝状SCR催化剂表面或SCR催化剂的基材表面制备一层微米级厚度的流通层，用以SCR反应产物N2的流动；再在流通层外表面包覆分子筛膜层，用以阻碍SO2与SCR催化剂的接触；最后对催化剂模块背向烟气来流的一侧进行打磨，以除去该侧的分子筛膜层，使得N2可以从该侧的流通层流出。将催化剂模块打磨过的一侧背向烟气来流方向；烟气中的SO2受到分子筛膜的阻挡无法接触到SCR催化剂，烟气中的NH3和NO可以穿过分子筛膜层和流通层，在SCR催化剂上反应，生成的N2可以在流通层中流动，从打磨的一侧流出，且由于流通层厚度较小，对NO、NH3和O2的渗透阻力较小，不影响蜂窝状SCR催化剂的脱硝效率。综上所述，本专利技术有益技术效果体现在：1)对于现有的SCR反应器中的蜂窝状SCR催化剂，可以减轻由SO2引起的催化剂中毒，增加催化剂寿命，降低成本，提高SCR反应器的经济性。2)减少SO2在SCR催化剂表面氧化为SO3，减轻由硫酸氢氨引起的空预器堵塞，减少引风机电耗，提高电厂运行安全性和经济性；3)解决了蜂窝状低温SCR催化剂的SO2中毒问题，促进低温SCR催化剂的工业化应用。附图说明图1是对比方案的方法示意图；图2是对比例1中不锈钢管表面生长的RHO分子筛膜的场发射扫描电子显微镜(FSEM)图，2(a)、2(b)和2(c)分别为20μm、10μm和5μm比例下的FSEM图；图3是对比例1中NO和SO2在不锈钢管表面的RHO分子筛膜上的渗透率和分离比随温度变化曲线图；图4是对比例2中包覆RHO分子筛膜后蜂窝状SCR催化剂的脱硝效率随时间变化曲线图；图5是本专利技术较佳实施例1结构示意图；图6是本专利技术的较佳实施例1中的AlGe-RHO分子筛膜的场发射扫描电子显微镜(FSEM)图，6(a)、6(b)分别为200μm和5μm比例下的FSEM图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提出了一种利用分子筛膜提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，即在蜂窝状SCR催化剂表面先制备一层微米级厚度的流通层，用以SCR反应产物N2的流动，且该流通层厚度较小，对NO、NH3和O2的渗透阻力较小，不影响蜂窝状SCR催化剂的脱硝效率。之后在流通层外表面包覆分子筛膜层，用以阻碍SO2与SCR催化剂的接触。最后将催化剂模块背向来流的一侧进行打磨，除去该侧的分子筛膜层，使得N2可以从该侧的流通层流出。所述蜂窝状SCR催化剂可以是Mn/堇青石、Mn/莫来石、Mn-Ce/刚玉莫来石等。在所述蜂窝状SCR催化剂表面或者所述蜂窝状SCR催化剂的基材表面采用涂覆法或溶胶凝胶法或浸渍法包覆多孔材料，形成所述流通层。所述多孔材料为氧化铝、活性炭、氧化钛和氧化硅中的任意一种。以浸渍法包覆氧化铝为例，在一定温度下，将适量的硝酸铝和尿素溶解于水中，形成浸渍液，将蜂窝状SCR催化剂浸入浸渍液中，一段时间取出，用吹耳球吹去孔道内多余残液，95℃干燥过夜。110℃保温4h，再放入马弗炉中500℃焙烧8h，升降温速率为2°/min。在所述流通层外表面采用水热合成法或气相转移法或晶种法包覆所述分子筛膜层。所述分子筛膜层可以为MON分子筛、ACO分子筛和RHO分子筛等。以晶种法包覆RHO分子筛为例，采用擦涂法将200-400nm左右大小的RHO分子筛晶种负载在流通层表面。将合适比例的锗酸钠、锗酸铯、硅铝酸钠溶解于去离子水，搅拌一段时间形成合成液，将负载了晶种的蜂窝状SCR催化剂放入合成液中，于一定温度下晶化一段时间，取出蜂窝状SCR催化剂，洗涤干燥。按照一种最优组合方式：采用浸渍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，其特征在于，该方法具体为：首先在蜂窝状SCR催化剂表面或SCR催化剂的基材表面制备一层微米级厚度的流通层，用以SCR反应产物N2的流动；再在流通层外表面包覆分子筛膜层，用以阻碍SO2与SCR催化剂的接触；最后对催化剂模块背向烟气来流的一侧进行打磨，以除去该侧的分子筛膜层，使得N2可以从该侧的流通层流出。

【技术特征摘要】
1.一种提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，其特征在于，该方法具体为：首先在蜂窝状SCR催化剂表面或SCR催化剂的基材表面制备一层微米级厚度的流通层，用以SCR反应产物N2的流动；再在流通层外表面包覆分子筛膜层，用以阻碍SO2与SCR催化剂的接触；最后对催化剂模块背向烟气来流的一侧进行打磨，以除去该侧的分子筛膜层，使得N2可以从该侧的流通层流出。2.根据权利要求1所述的提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，其特征在于，在所述蜂窝状SCR催化剂表面或者所述蜂窝状SCR催化剂的基材表面，采用涂覆法或溶胶凝胶法或浸渍法包覆多孔材料，形成所述流通层。3.根据权利要求1所述的提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，其特征在于，所述多孔材料为氧化铝、活性炭、氧化钛和氧化硅中的任意一种。4.根据权利要求1所述的提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，其特征在于，在所述流通层外表面采用水热合成法或气相转移法或晶种法包覆所述分子筛膜层。5.根据权利要求1所述的提高蜂窝状SCR催化剂抗SO2性能的方法，其特征在于，所述分子筛膜层为MON分子筛、ACO分子筛和RHO分子筛中的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成，李鑫，李伟，李权，谭鹏，余圣辉，马仑，陈刚，方庆艳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42