一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，包括载体、活性组分，其中载体的原料包括钛白粉、扩孔剂、粘结剂、分散剂、增强剂；活性组分为V2O5和WO3，所述活性组分V2O5、WO3和载体的质量比为0.05‑0.5：3‑10：100。本发明专利技术还公开了所述高活性抗硫的SCR脱硝催化剂的制备方法。与现有技术相比，本发明专利技术提供的高活性抗硫的SCR脱硝催化剂具有活性组分V2O5含量低、脱硝效率高、SO2/SO3转化率低、制备成本低、机械强度高、易再生等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于大气污染治理领域，具体涉及一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
在我国火电内部结构中以燃煤发电为主，燃煤发电会释放氮氧化合物(NOx)，而排放到大气中的NOx是造成大气酸雨、光化学烟雾等污染的主要来源之一，因此，我国环保部门要求火电厂严格控制NOx的排放量。目前，国内外超过90％的燃煤电厂采用选择性催化还原(SCR)技术脱除电厂尾部烟气中的NOx。SCR技术的核心是脱硝催化剂，工程上应用最多的商用催化剂为钒钛系催化剂。例如中国专利文献CN105597730A公开了一种钒钛系催化剂。该催化剂主要通过催化剂粉体和成型助剂成型得到，该催化剂粉体以锐钛矿二氧化钛为载体，V2O5为活性组分，WO3为活性助剂，成型助剂则采用增强剂、无机粘结剂、有机粘结剂、造孔剂和润滑剂的混合物。上述钒钛系催化剂在脱硝效率方面有一定提高。在SCR脱硝系统运行过程中，由于存在部分氨逃逸现象，当逃逸的氨遇到SO3生成硫酸氨，硫酸氨在一定的温度区间内形成液态的硫酸氢氨(ABS)，由于ABS具有较强的粘附性，很容易将烟气中的灰尘黏着在空预器中，导致空预器出现堵塞现象，并带来堵灰、喘振和失速等问题，严重影响脱硝机组的安全运行；同时ABS具有较强的腐蚀性，会对空预器中的低碳钢和低合金钢产生腐蚀，给空预器造成不同程度的伤害，为机组运行带来隐患。目前，SCR脱硝催化剂普遍存在抗硫性能不足、易堵塞、制备成本高、产品稳定性差等问题。如何在保证催化效率的前提下，减少催化剂的制备成本，显著降低其SO2/SO3的转化率，从而预防ABS的生产，防止空预器堵塞和腐蚀，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中SCR催化剂SO2/SO3转化率高、空预器易堵塞腐蚀、催化剂制备成本较高等问题，从而提供一种具有高脱硝活性的抗硫SCR脱硝催化剂及其制备方法。为此，本专利技术提供了一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，包括载体及负载其上的活性组分，所述载体包括钛白粉和扩孔剂，所述扩孔剂和钛白粉的质量比为5-10：300-450，优选为6-8：300-450，所述扩孔剂为纳米级炭黑、水溶性淀粉(工业级)、纳米碳纤维、碳酸氢铵中的一种或几种。进一步地，所述扩孔剂为纳米级炭黑和碳酸氢铵，或，水溶性淀粉和碳酸氢铵，或，纳米碳纤维和碳酸氢铵。进一步地，所述扩孔剂为纳米级炭黑和碳酸氢铵，所述纳米级炭黑和碳酸氢铵的质量比为2-10：0.05-1，优选为2-5：0.1-0.6，更优选为3：0.5。进一步地，所述纳米级炭黑的颗粒大小为5-20nm，颗粒形状为球形或椭圆形。进一步地，所述纳米级碳纤维的颗粒长度为10-50nm，颗粒形状为纤维状。进一步地，所述活性组分为V2O5和WO3，所述活性组分V2O5、WO3和载体的质量比为0.05-0.5：3-10：100，进一步优选为0.05-0.1：3-10：100。进一步地，先在所述载体上负载所述V2O5，再在其上负载WO3。进一步地，所述载体还包括粘结剂、分散剂和增强剂，所述粘结剂、分散剂、增强剂和钛白粉的质量比为3-13：10-50：20-50：300-450，优选为4-10：20-45：30-50：300-450。进一步地，所述粘结剂为聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠(CMC)、中的一种或几种。更进一步地，所述粘结剂为质量比为2-8：1-5的聚氧化乙烯和羧甲基纤维素钠的混合物。进一步地，所述分散剂为氨水；进一步地，所述增强剂为硅酸和玻璃纤维中的一种或几种。进一步地，所述增强剂为硅酸和玻璃纤维。更进一步地，所述增强剂为硅酸和玻璃纤维，硅酸和玻璃纤维的质量比为1-2：5-20。另一方面，本专利技术还提供了上述高活性抗硫的SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：(a)将所述载体于钒源浸渍液中进行第一浸渍，所述第一浸渍后进行干燥，得到浸渍钒源的载体；(b)将所述浸渍钒源的载体于钨源浸渍液中进行第二浸渍；(c)对所述第二浸渍后的载体依次进行干燥和焙烧，得到所述SCR脱硝催化剂。进一步地，所述第一浸渍、第二浸渍为等体积浸渍。进一步地，所述钒源浸渍液的配制方法如下：向水中加入偏钒酸铵(NH4VO3)和氨水，所述偏钒酸铵、氨水和水的质量比为5-10：5-10：250-400，所述氨水的浓度为25wt％-28wt％；接着于50-80℃下搅拌1-3h。进一步地，所述钨源浸渍液的配制方法如下：向水中加入偏钨酸铵(H28N6O41W12)，所述偏钨酸铵和水的质量比为20-50：150-200；接着，于50-80℃下搅拌1-3h。进一步地，所述干燥的温度为100-120℃，时间为6-24h。进一步地，所述焙烧的温度为500-550℃，时间为4-6h。进一步地，所述载体的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述钛白粉、扩孔剂、粘结剂进行第一混合，得到混合料；(2)向所述混合料中加入水、分散剂、增强剂和乳酸进行第一混合，得到湿料；(3)对所述湿料依次进行混捏、挤出、干燥和焙烧，得到所述载体。进一步地，所述第一混合的搅拌速度为1000-1500r/min，时间为2-10min。进一步地，所述步骤(2)中，先向所述混合料中加入水、分散剂和乳酸，以1000-1500r/min的转速搅拌10-15min，再向其中加入增强剂，并于1000-1500r/min的转速搅拌10-15min。进一步地，所述步骤(2)中，水、分散剂、乳酸和增强剂的质量比为100-150：10-30：1-10：20-50。进一步地，所述步骤(2)中的水为去离子水。进一步地，所述步骤(3)中，所述混捏的转速为300-500r/min，时间为2-3h。进一步地，所述步骤(3)中，所述挤出的压力为4-6Mpa。进一步地，所述步骤(4)中，所述干燥的温度为70-85℃，时间为12-14h。进一步地，所述步骤(4)中，所述焙烧的温度为500-600℃，时间为22-26h。SCR催化剂中起氧化作用的活性组分是V2O5，降低V2O5的用量可以有效降低SO2/SO3的转化率，从而有效预防ABS的生产，防止空预器堵塞和腐蚀。本专利技术通过改善SCR催化剂的孔道结构，使催化剂在维持高催化活性的情况下能有效减少活性组分V2O5的用量，从而有效降低SO2/SO3的转化率，同时本专利技术提供的催化剂具有良好的水热稳定性和高机械强度。具体地，本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供了高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，以二氧化钛作为载体的主要成分，并加入特定比例的纳米级炭黑、水溶性淀粉、纳米碳纤维、碳酸氢铵中的至少一种作为扩孔剂，有效改善了催化剂的孔结构，增加了比表面积，提高了催化剂孔容，有利于活性组分V2O5的分散，暴露更多的催化活性位，使催化剂具有优异的脱硝效率。2、本专利技术提供了高活性抗硫的SCR脱硝催化剂的制备方法，具体采用了分步浸渍法，目前商用SCR脱硝催化剂多采用混捏法制备，混捏法使得大部分催化活性位点位于催化剂本体中，且存在团聚现象，不能暴露在催化剂表面参加化学反应；而本专利技术采用分步浸渍法制备的SCR脱硝催化剂活性位点更均匀且更易暴露在催化剂表面，减少活性组分V2O5的用量依然可以使催化剂维持较高的催化活性，节约了催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，包括载体及负载其上的活性组分，所述载体包括钛白粉和扩孔剂，所述扩孔剂和钛白粉的质量比为5‑10：300‑450，所述扩孔剂为纳米级炭黑、水溶性淀粉、纳米碳纤维、碳酸氢铵中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，包括载体及负载其上的活性组分，所述载体包括钛白粉和扩孔剂，所述扩孔剂和钛白粉的质量比为5-10：300-450，所述扩孔剂为纳米级炭黑、水溶性淀粉、纳米碳纤维、碳酸氢铵中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述扩孔剂为纳米级炭黑和碳酸氢铵，所述纳米级炭黑和碳酸氢铵的质量比为2-10：0.05-1。3.根据权利要求1或2所述的高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述活性组分为V2O5和WO3，所述活性组分V2O5、WO3和载体的质量比为0.05-0.5：3-10：100。4.根据权利要求3所述的高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，先在所述载体上负载所述V2O5，再在其上负载WO3。5.根据权利要求1-4中任一项所述的高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述载体还包括粘结剂、分散剂和增强剂，所述粘结剂、分散剂、增强剂和钛白粉的质量比为3-13：10-50：20-50：300-450。6.根据权利要求5所述的高活性抗硫的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述粘结剂为聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠中的一种或几种；优选地，所述粘结剂为质量比为2-8：1-5的聚氧化乙烯和羧甲基纤维素钠的混合物；所述分散剂为氨水；所述增强剂为玻璃纤维和硅酸中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小夫，汪洋，王云，苏军划，耿宣，李伟，王桦，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，华电环保系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11