一种用于烟气脱硝的抗H2O、SO2和粉尘毒化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于烟气脱硝的抗H2O、SO2和粉尘毒化催化剂及其制备方法，属于多元金属氧化物功能材料技术领域。本发明专利技术提供了一种Fe‑Ce‑Mn‑Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂。本发明专利技术采用的多元脱硝催化剂，具有较宽的脱硝温度窗口以及较好的低温脱硝活性，尤其是抗H2O、SO2和粉尘毒化能力较强。

【技术实现步骤摘要】
一种用于烟气脱硝的抗H2O、SO2和粉尘毒化催化剂及其制备方法
本专利技术涉及多元金属氧化物功能材料
，具体涉及一种用于烟气脱硝的抗H2O、SO2和粉尘毒化催化剂及其制备方法，尤其涉及一种用于SCR烟气脱硝的多元催化剂及其制备方法。
技术介绍
煤炭在我国国民经济建设中占据着绝对的主导作用，且长期占我国一次能源消费总量的比例接近甚至高于70％。在我国煤炭消费中，80％煤炭被用作动力用煤，直接用于燃烧产生热能和动力。但煤炭是一种低品位化石燃料，其燃烧烟气中存在大量硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。据统计:在我国煤燃烧排放的CO、CO2、SO2、NOX和粉尘占总燃料燃烧排放量的比例依次为71％、85％、90％、70％和70％。虽然我国对二氧化硫和粉尘的控制已取得明显成效，而相比于二氧化硫和粉尘等污染物排放总量的降低，氮氧化物排放总量却正在快速增加，据专家预测，按照目前的发展趋势，若不采取有效控制措施，到2030年氮氧化物排放量将达到3540万吨，势必给我国生态环境和国民经济造成巨大伤害。同时，氮氧化物对我国酸雨污染的贡献也呈上升趋势，酸雨中NO3-浓度明显增加，我国部分地区的酸雨污染正逐渐由硫酸型向硫酸、硝酸复合型转变。并且，氮氧化物还具有很强的温室效应。因此，控制氮氧化物的排放，尤其控制燃煤火电厂氮氧化物的排放是大势所趋。近年来，在多种燃煤火电厂脱硝技术中，选择性催化还原(Selectivecatalyticreduction，SCR)，因其脱硝效率高，相对性价比高，己成为当前我国燃煤火电厂脱硝的主流技术。选择性催化还原(SCR)脱硝主要是指在催化剂的作用下，还原剂(燃煤火电厂脱硝还原剂主要为尿素和NH3，“有选择性”地与烟气中NOX反应，生成无毒、无污染的氮气和水。目前，我国燃煤电厂所使用的SCR脱硝催化剂均为钒钨钛系列，大都需要进口或者引用国外技术，因此SCR催化剂的初装成本和更换费用都很高。而由于脱硝温度较高(300～400℃)，只能将SCR装置布置于省煤器和空气预热器之间。但此处烟气中存在大量飞灰，含有碱金属，砷和汞等物质，不可避免地侵蚀和毒化催化剂，导致催化剂容易失活，使用寿命不长，而且烟气中成分复杂，也容易造成催化剂中毒，导致寿命衰减；同时，钒钨钛系列催化剂中钒组分易流失，会对环境和人体造成严重伤害。因此，催化剂已成为制约我国推广应用SCR脱硝技术、控制燃煤火电厂氮氧化物排放的主要因素。因此，研究无毒、脱硝性能良好、脱硝温度窗口宽、成本廉价的SCR脱硝催化剂，尤其是脱硝温度低，抗中毒能力强的用于烟气脱硝的催化剂，在我国具有重要的现实应用意义，已成为业内一线研发人员普遍关注的焦点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于烟气脱硝的多元催化剂及其制备方法，尤其是一种用于SCR烟气脱硝的催化剂，本专利技术采用的多元脱硝催化剂，具有较宽的脱硝温度窗口以及较好的低温脱硝活性，尤其是抗H2O、SO2和粉尘毒化能力较强。为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于烟气脱硝的多元催化剂，具体为一种Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂，其中，元素Fe/Ti的摩尔比为(0.05～0.6)：1；元素Ce/Ti的摩尔比为(0.1～0.7)：1；元素Mn/Ti的摩尔比为(0.2～0.8)：1；元素Cr/Ti的摩尔比为(0.1～0.6)：1。优选的，所述催化剂具有多孔结构。优选的，所述催化剂的粒度为60～3600目。优选的，所述催化剂的孔隙率为2.4～1600m2/g优选的，所述催化剂的比表面积为0.01～0.45cm3/g。本专利技术同时提供了上述一种用于烟气脱硝的多元催化剂的制备方法，包括以下步骤：A)将可溶性铁源、可溶性铈源、可溶性锰源、可溶性铬源、二氧化钛和乙醇水溶液混合，加入一定量二氧化钛粉末进行混合，干燥，辐照，得到中间粉体；B)将上述步骤得到的中间粉体煅烧后研磨，得到用于烟气脱硝的催化剂。优选的，所述干燥采用烘箱进行干燥，干燥温度为50-80℃，干燥时间为0.5-5小时。优选的，所述辐照采用低能电子加速器辐照装置进行辐照，辐照量为0.1-0.3MeV，辐照时间为1.5-3分钟。优选的，所述煅烧温度为450-650℃，时间为1-2.5小时。优选的，所述可溶性铁源包括二价可溶性铁源和/或三价可溶性铁源。优选的，所述可溶性铁源包括硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁和硝酸亚铁中的一种或多种；所述可溶性铈源包括硫酸铈、氯化铈和硝酸铈中的一种或多种；所述可溶性锰源包括硫酸锰、氯化锰和硝酸锰中的一种或多种；所述可溶性铬源包括硫酸铬、氯化铬和硝酸铬中的一种或多种。优选的，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为50％-85％。本专利技术提供了一种用于烟气脱硝的多元催化剂，其为Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂。与现有技术相比，本专利技术针对现有的钒钛系催化剂有毒、脱硝温度高，成本造价高等诸多问题，在众多催化剂中进行创造性选择和研究，认为铁基催化剂具有环境无毒、脱硝成本低等优点，是一种极具开发潜力的SCR脱硝催化剂，并在各种金属中进行组合，在具有较好的催化性能和稳定性的基础上，扩宽应用温度窗口，尤其是具有较好低温活性和抗H2O、SO2和粉尘毒化能力，最终得到了本专利技术的Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂。本专利技术提供的Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂，可以看成为铁基、钛基或铈基催化剂，又综合了上述催化剂的优点，各组分相互配合，弥补了原有单一催化剂的不足。其中Fe的加入能够提高脱硝催化剂的低温活性和抗硫中毒能力，但烟气中的SO2对脱硝催化剂的活性影响很大，并且针对不同催化体系的影响机制也有所不同，而且中低温脱硝活性依然不足，而本专利技术的多元金属氧化物有效的提高了抗毒化的综合能力；元素Ce无毒，储量丰富，而且具有优良的氧化还原性能，但低温活性和抗硫中毒能力不足，而本专利技术的多元金属氧化物有效的弥补了其上述缺陷。本专利技术提供的Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂作为SCR烟气脱硝催化剂，具有抗H2O、SO2和粉尘毒化能力强、脱硝成本低等优点，还具有较高的热稳定性、较宽的温度窗口以及较好的低温脱硝活性。实验结果表明，本专利技术提供的Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂，催化效率和催化活性温度随合成组分可调，且抗水耐硫性较好，在H2O和SO2存在的一定范围内，催化效率稳定在90％以上。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的多元金属氧化物粉末的SEM电镜照片；图2为本专利技术实施例1制备的多元金属氧化物粉末的EDS能谱图；图3为本专利技术实施例1制备的多元金属氧化物粉末的脱硝催化率检测图。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯或金属复合氧化物领域常规的纯度即可。本专利技术提供了一种用于烟气脱硝的多元催化剂，具体为一种Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于烟气脱硝的多元催化剂，其特征在于，其为Fe‑Ce‑Mn‑Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于烟气脱硝的多元催化剂，其特征在于，其为Fe-Ce-Mn-Cr/TiO2五元金属复合氧化物催化剂。2.根据权利要求1所述的多元催化剂，其特征在于，其中，元素Fe/Ti的摩尔比为(0.05～0.6)：1；元素Ce/Ti的摩尔比为(0.1～0.7)：1；元素Mn/Ti的摩尔比为(0.2～0.8)：1；元素Cr/Ti的摩尔比为(0.1～0.6)：1。3.根据权利要求1所述的多元催化剂，其特征在于，所述催化剂具有多孔结构，所述催化剂的粒度为60～3600目，所述催化剂的孔隙率为2.4～1600m2/g，所述催化剂的比表面积为0.01～0.45cm3/g。4.一种权利要求1所述的用于烟气脱硝的多元催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将可溶性铁源、可溶性铈源、可溶性锰源、可溶性铬源、二氧化钛和乙醇水溶液混合，加入一定量二氧化钛粉末进行混合，干燥，辐照，得到中间粉体；B)将上述步骤得到的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，李云飞，张赩，孙晔，李智，孟宪超，何爽，唐云雪，
申请(专利权)人：吉林省电力科学研究院有限公司，吉林省环境保护厅，
类型：发明
国别省市：吉林,22