一种高活性脱硝催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高活性脱硝催化剂的制备方法，属于化工材料制备技术领域。本发明专利技术以发酵法用热纤梭菌粉将秸秆类生物原料中的纤维素分解为还原性糖，其中C5糖在固体酸催化剂作用下转化为糠醛，本发明专利技术通过二氧化钛前驱体液煅烧后作为脱硝催化剂载体，催化分散体为植物经过催氧转换剂催化氧化产生的活性聚合物、催氧剂为矾系氧化物，所述的催化分散体主要成分为聚呋喃二甲酸丁二醇酯，它能够在高热条件下产生还原性碳化产物，而介孔二氧化钛在酸性越强的条件下具有更多的酸性中心，对氨气的吸附活性越高，增加了催化剂的低温活性，另外催化分散体产生的高还原性碳化产物，也能使脱硝催化剂的催化活性提高，具有广阔的应用前景。

Preparation of a highly active catalyst for denitrification

The invention discloses a preparation method of a highly active denitrification catalyst, which belongs to the technical field of chemical material preparation. The present invention decomposes cellulose from straw biological raw materials into reducing sugars by using Clostridium thermocellulose powder in fermentation process, in which C5 sugars are converted into furfural under the action of solid acid catalyst. The present invention uses titanium dioxide precursor fluid calcined as the carrier of denitrification catalyst, and catalytic dispersion as the catalytic oxidation product of plants through catalytic conversion agent. The active polymer and oxygenator are alum oxides. The main component of the catalytic dispersion is polybutylene furan dicarboxylic acid ester, which can produce reductive carbonization products under high heat conditions. The more acidic the mesoporous titanium dioxide is, the higher the adsorption activity of ammonia is, the more the acidic the mesoporous titanium dioxide is. The low temperature activity of the catalyst and the high reduction carbonization products produced by the catalytic dispersion can also improve the catalytic activity of the denitrification catalyst, which has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种高活性脱硝催化剂的制备方法
本专利技术公开了一种高活性脱硝催化剂的制备方法，属于化工材料制备

技术介绍
脱硝催化剂泛指应用在电厂SCR脱硝系统上的催化剂，在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。目前最常用的催化剂为V2O5-WO3（MoO3）/TiO2系列（TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分）。目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式。板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块。蜂窝式催化剂一般为均质催化剂。将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为150mm×150mm，长度不等的催化剂元件，然后组装成标准模块。波纹板式催化剂的制造工艺一般以用玻璃纤维加强的TiO2为基材，将WO3、V2O5等活性成份浸渍到催化剂的表面，以达到提高催化剂活性、降低SO2氧化率的目的。催化剂的设计就是要选取一定反应面积的催化剂，以满足在煤器出口烟气流量、温度、压力、成份条件下达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求；在防堵灰方面，对于一定的反应器截面，在相同的催化剂节距下，板式催化剂的通流面积最大，一般在85%以上，蜂窝式催化剂次之，流通面积一般在80%左右，波纹板式催化剂的流通面积与蜂窝式催化剂相近。在相同的设计条件下，适当的选取大节距的蜂窝式催化剂，其防堵效果可接近板式催化剂。目前钒基SCR催化剂已工业应用于固定源脱硝多年，但仍然存在着操作温度较高、高温时N2O大量生成造成N2使选择性下降，以及SO2向SO3氧化等问题，现有的脱硝催化剂还存在活性低，氮氧化物和氨气的反应温度较高得问题。因此，专利技术一种高活性脱硝催化剂对化工材料制备
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前钒基SCR催化剂已工业应用于固定源脱硝多年，但仍然存在着操作温度较高、高温时N2O大量生成造成N2选择性下降等问题，现有的脱硝催化剂还存在活性低，氮氧化物和氨气的反应温度较高的缺陷，提供了一种高活性脱硝催化剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种高活性脱硝催化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将100～120g氢氧化钽、1.5～2.0L磷酸溶液加入搅拌釜中，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌反应，室温下陈化，得到陈化溶胶，将陈化溶胶抽滤，去除滤液得到滤饼，用去离子水冲洗滤饼至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥得到干燥固体，将干燥固体放入研钵中研磨，过200目筛得到粉末，将粉末放入马弗炉中，加热升温，煅烧得到固体酸催化剂；（2）按重量份数计，将20～30份秸秆、30～35份草籽壳、20～25份玉米芯放入发酵罐中，向发酵罐中加入30～40份去离子水、20～30份硫酸溶液、4～5份热纤梭菌粉，密封发酵罐，得到发酵产物；（3）将上述发酵产物过滤去除滤渣，得到发酵液，将200～250mL发酵液与固体酸催化剂混合放入反应釜中，对反应釜抽真空，加热升温，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌反应，得到反应产物，将反应产物过滤分离去除滤液得到催氧转换剂，备用；（4）将60～70mL无水乙醇置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，用滴液漏斗向三口烧瓶中加入18～20mL钛酸四丁酯，同时启动搅拌器，以200～300r/min的转速开始搅拌，钛酸四丁酯滴加完毕后向三口烧瓶中加入4～6mL三乙醇胺搅拌混合1～2h，再加入2～4mL盐酸，静置得到二氧化钛前驱体液；（5）将4～5g五氧化二钒、15～20mL异丁醇、8～10mL苯甲醇置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温，冷凝回流后，向三口烧瓶中加入10～12mL磷酸溶液，继续冷凝回流得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温，煅烧得到催氧剂；（6）将20～30g催氧转换剂放入装有100～120mL氢氧化钠溶液的锥形瓶中，加热升温，向锥形瓶中通入空气，保温反应后，将锥形瓶中产物倒入高压反应釜中，向高压反应釜中加入4～5g呋喃甲酸钠、0.8～1.0g上述绿色粉末、10～15g干冰，加热升温，保温反应，得到催化分散体；（7）向仲钨酸铵溶液中加入草酸，调节pH，加入上述催化分散体、催氧剂、二氧化钛前驱体液，加热升温蒸干水分后放入马弗炉中，加热升温煅烧，冷却后研磨过筛得到高活性脱硝催化剂。步骤（1）所述的磷酸溶液的质量分数为10%，搅拌反应时间为2～3天，室温下陈化时间为12～15h，真空干燥温度为110～120℃，干燥时间为2～3h，所过筛规格为200目筛，马弗炉加热升温为300～350℃，煅烧时间为3～4h。步骤（2）所述的硫酸溶液的质量分数为5%，密封发酵罐温度为40～45℃，密封发酵时间为6～7天。步骤（3）所述的对反应釜抽真空至压力为80～100Pa，加热升温为150～160℃，搅拌反应时间为3～4h。步骤（4）所述的滴液漏斗滴加速率为2～3mL/min，盐酸的质量分数为20%，静置时间为5～6h。步骤（5）所述的加热升温为80～90℃，冷凝回流时间为12～13h，磷酸溶液的质量分数为80%，继续冷凝回流时间为6～7h，马弗炉加热升温为400～450℃，煅烧时间为4～5h。步骤（6）所述的加热升温为60～70℃，通入空气的速率为70～80mL/min，通气时间为10～15min，保温反应时间为20～30min，高压反应釜加热升温为80～90℃，保温反应时间为7～8h。步骤（7）所述的仲钨酸铵溶液的质量分数为15%，草酸的质量分数为20%，调节pH为3～4，仲钨酸铵、催化分散体、催氧剂、二氧化钛前驱体液质量比为2︰5︰1︰10，蒸干时加热升温为120～140℃，马弗炉中加热升温为500～550℃，煅烧时间为3～4h，所过筛规格为100目。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术将氢氧化钽与磷酸溶液混合，搅拌反应后陈化得到陈化溶胶，陈化溶胶经抽滤、洗涤干燥、研磨、煅烧得到固体酸催化剂，将秸秆、草籽壳、玉米芯等废弃植物原料放入发酵罐中，添加去离子水、硫酸溶液、热纤梭菌粉，密封发酵得到发酵物，将发酵物过滤去除滤渣得到发酵液，向发酵液中添加催化粉末，混合搅拌反应得到催氧转换剂，以五氧化二钒和磷酸溶液为原料，添加异丁醇、苯甲醇作为溶剂，经过冷凝回流、煅烧得到绿色粉末，将催氧转换剂放入氢氧化钠溶液中，通入空气，添加呋喃甲酸钠、绿色粉末和干冰，加热反应一段时间后，得到催氧剂，将催氧转换剂放入氢氧化钠溶液中，通入空气，添加呋喃甲酸钠、绿色粉末和干冰，加热反应一段时间后，得到催化分散体，最后将仲钨酸铵溶液用草酸酸化后加入催化分散体、催氧剂、二氧化钛前驱体液，蒸干后煅烧得到高活性脱硝催化剂，本专利技术以发酵法用热纤梭菌粉将秸秆类生物原料中的纤维素分解为还原性糖，其中C5糖在固体酸催化剂作用下转化为糠醛，随后在催氧剂磷酸氧钒的催化作用下将糠醛氧化得到糠酸，向糠酸中添加呋喃甲酸钠，歧化反应后得到呋喃二甲酸和呋喃，同时呋喃转化为1，4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高活性脱硝催化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将100～120g氢氧化钽、1.5～2.0L磷酸溶液加入搅拌釜中，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌反应，室温下陈化，得到陈化溶胶，将陈化溶胶抽滤，去除滤液得到滤饼，用去离子水冲洗滤饼至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥得到干燥固体，将干燥固体放入研钵中研磨，过200目筛得到粉末，将粉末放入马弗炉中，加热升温，煅烧得到固体酸催化剂；（2）按重量份数计，将20～30份秸秆、30～35份草籽壳、20～25份玉米芯放入发酵罐中，向发酵罐中加入30～40份去离子水、20～30份硫酸溶液、4～5份热纤梭菌粉，密封发酵罐，得到发酵产物；（3）将上述发酵产物过滤去除滤渣，得到发酵液，将200～250mL发酵液与固体酸催化剂混合放入反应釜中，对反应釜抽真空，加热升温，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌反应，得到反应产物，将反应产物过滤分离去除滤液得到催氧转换剂，备用；（4）将60～70mL无水乙醇置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，用滴液漏斗向三口烧瓶中加入18～20mL钛酸四丁酯，同时启动搅拌器，以200～300r/min的转速开始搅拌，钛酸四丁酯滴加完毕后向三口烧瓶中加入4～6mL三乙醇胺搅拌混合1～2h，再加入 2～4mL盐酸，静置得到二氧化钛前驱体液；（5）将4～5g五氧化二钒、15～20mL异丁醇、8～10mL苯甲醇置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温，冷凝回流后，向三口烧瓶中加入10～12mL磷酸溶液，继续冷凝回流得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温，煅烧得到催氧剂；（6）将20～30g催氧转换剂放入装有100～120mL氢氧化钠溶液的锥形瓶中，加热升温，向锥形瓶中通入空气，保温反应后，将锥形瓶中产物倒入高压反应釜中，向高压反应釜中加入4～5g呋喃甲酸钠、0.8～1.0g上述绿色粉末、10～15g干冰，加热升温，保温反应，得到催化分散体；（7）向仲钨酸铵溶液中加入草酸，调节pH，加入上述催化分散体、催氧剂、二氧化钛前驱体液，加热升温蒸干水分后放入马弗炉中，加热升温煅烧，冷却后研磨过筛得到高活性脱硝催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种高活性脱硝催化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将100～120g氢氧化钽、1.5～2.0L磷酸溶液加入搅拌釜中，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌反应，室温下陈化，得到陈化溶胶，将陈化溶胶抽滤，去除滤液得到滤饼，用去离子水冲洗滤饼至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥得到干燥固体，将干燥固体放入研钵中研磨，过200目筛得到粉末，将粉末放入马弗炉中，加热升温，煅烧得到固体酸催化剂；（2）按重量份数计，将20～30份秸秆、30～35份草籽壳、20～25份玉米芯放入发酵罐中，向发酵罐中加入30～40份去离子水、20～30份硫酸溶液、4～5份热纤梭菌粉，密封发酵罐，得到发酵产物；（3）将上述发酵产物过滤去除滤渣，得到发酵液，将200～250mL发酵液与固体酸催化剂混合放入反应釜中，对反应釜抽真空，加热升温，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌反应，得到反应产物，将反应产物过滤分离去除滤液得到催氧转换剂，备用；（4）将60～70mL无水乙醇置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，用滴液漏斗向三口烧瓶中加入18～20mL钛酸四丁酯，同时启动搅拌器，以200～300r/min的转速开始搅拌，钛酸四丁酯滴加完毕后向三口烧瓶中加入4～6mL三乙醇胺搅拌混合1～2h，再加入2～4mL盐酸，静置得到二氧化钛前驱体液；（5）将4～5g五氧化二钒、15～20mL异丁醇、8～10mL苯甲醇置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温，冷凝回流后，向三口烧瓶中加入10～12mL磷酸溶液，继续冷凝回流得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温，煅烧得到催氧剂；（6）将20～30g催氧转换剂放入装有100～120mL氢氧化钠溶液的锥形瓶中，加热升温，向锥形瓶中通入空气，保温反应后，将锥形瓶中产物倒入高压反应釜中，向高压反应釜中加入4～5g呋喃甲酸钠、0.8～1.0g上述绿色粉末、10～15g干冰，加热升温，保温反应，得到催化分散体；（7）向仲钨酸铵溶液中加入草酸，调节pH，加入上述催化分散体、催氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡莉，邓博，朱彩娣，
申请(专利权)人：常州蓝森环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32