一种抗砷抗碱金属中毒的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抗砷抗碱金属中毒的SCR脱硝催化剂及其制备方法。该SCR脱硝催化剂包括载体及负载其上的活性组分，该载体为包括二氧化钛和二氧化硅的复合载体，首创性地通过二氧化钛和二氧化硅的配合来优化载体孔径，使载体具有更多的中孔，减少As2O3在毛细孔中的“毛细冷凝”现象。同时，独特的孔结构能使载体在部分微孔及中孔出现堵塞的情况下，反应物仍可扩散至活性位，使催化剂保持较好的催化活性。再者，通过合理配置负载于载体上的活性组分，能有效提高SCR脱硝催化剂对砷和碱金属的耐受度，有效克服砷和碱金属等有毒物种的沉积和聚积，提高SCR脱硝催化剂的催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗砷抗碱金属中毒的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，具体涉及一种抗砷抗碱金属中毒的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，我国环保部门要求严格控制火电厂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)技术来脱除电厂尾部烟气中的NOx。在工业应用中，SCR脱硝系统通常采用高灰布置方法，催化剂长期处在含飞灰、SOx、碱金属(K、Na等)以及Hg、As等烟气中，极易造成催化剂中毒失活。其中，砷中毒是引起催化剂失活的常见原因之一，会导致脱硝效率降低，氨逃逸浓度增加，下游空预器低温段腐蚀等现象。煤质中砷含量变化较大，含量在0.5～80μg/g。若煤中砷的质量分数超过3×10-6，SCR脱硝催化剂寿命将降低30％左右。目前，工程上应用最多的商用催化剂为钒钛系催化剂。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，成型助剂则采用粘结剂、造孔剂和润滑剂等的混合物。但在实际使用过程中，该钒钛系催化剂在抗砷抗碱金属中毒方面的性能仍有待改善。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有SCR脱硝催化剂在抗砷抗碱金属中毒方面的性能仍有待改善的缺陷，从而提供一种抗砷抗碱金属中毒的SCR脱硝催化剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所提供的抗砷抗碱金属中毒的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，所述载体包括二氧化钛和二氧化硅的复合载体，所述复合载体中二氧化钛和二氧化硅的质量比为(320-550)：(30-110)；所述活性组分为钒的氧化物、钼的氧化物和钨的氧化物，以相应金属的金属盐计，所述钒的氧化物、钼的氧化物和钨的氧化物的质量比(5～20)：(10～140)：(20～80)。进一步地，钒的氧化物可为V2O5；钼的氧化物可为MoO3；钨的氧化物可为WO3。进一步地，所述复合载体中还包括活性助剂，所述活性助剂与二氧化钛的质量比为(3-10)：(320-550)。进一步地，所述复合载体中还包括润滑剂、结构助剂和增强剂，所述润滑剂、结构助剂、增强剂、二氧化硅的质量比为(2-8)：(1-5)：(5-20)：(30-110)。进一步地，所述活性助剂包括氧化镍粉体和/或二氧化锆粉体；所述润滑剂包括聚氧化乙烯、田菁粉、石蜡、石墨或滑石粉中的至少一种；所述结构助剂包括羟乙基磺酸钠油酸酯、椰油酸酯、脂肪族链烷醇酰胺、聚乙二醇、环氧乙烷、烷基纤维素、纤维素甲醚、聚丙烯醇和甲基纤维素钠盐中的至少一种；所述增强剂包括玻璃纤维和/或硅铝酸盐；所述二氧化硅是平均粒度为0.1～2mm的介孔二氧化硅。进一步地，所述活性助剂由氧化镍粉体和二氧化锆粉体组成，所述氧化镍粉体和二氧化锆粉体的质量比为(1～2)：(2～5)。进一步地，以相应金属的金属盐计，所述活性组分与所述载体中二氧化硅的质量比为(80-240)：(30-110)。进一步地，钒的金属盐为偏钒酸铵；钼的金属盐为仲钼酸铵；钨的金属盐为偏钨酸铵。此外，本专利技术还提供了上述SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将复合载体等体积浸渍于含有钒源、钼源和钨源的浸渍液中；浸渍结束后，对所述载体依次进行干燥和焙烧，制得SCR脱硝催化剂。进一步地，所述含有钒源、钼源和钨源的浸渍液为将偏钒酸铵、仲钼酸铵、偏钨酸铵和草酸加入到去离子水中，并升温至50～80℃，并在50～80℃下搅拌1～3h，所述偏钒酸铵、仲钼酸铵、偏钨酸铵、草酸和去离子水的质量比为(5～20)：(10～140)：(20～80)：(10～20)：(100～500)；所述等体积浸渍的温度为50～80℃，时间为0.5-1.5h；所述干燥的温度为110-130℃，时间为6-24h；所述焙烧的温度为500～550℃，时间为4～12h。进一步地，所述复合载体的制备方法，包括如下步骤：将二氧化钛、介孔二氧化硅、润滑剂、结构助剂和活性助剂加入到混料机中，并于1000～1500r/min的转速下混合2～10min，所述二氧化钛、介孔二氧化硅、润滑剂、结构助剂和活性助剂的质量比为300～450：25～100：2～8：1～5：3～10；将去离子水、氨水和乳酸依次添加到所述混料机中，并于1000～1500r/min的转速下搅拌5～10min，去离子水、氨水、乳酸质量比为100～150：10～30：10～50。接着，向述混料机中再加入增强剂、剩余二氧化钛、剩余介孔二氧化硅、氨水，并于1000～1500r/min的转速下搅拌10～15min，增强剂、剩余二氧化钛、剩余介孔二氧化硅、氨水的质量比5～20：20～100：5～10：2～5；再者，将混合物于300～500r/min的转速下混捏2～3h，混捏后，于4～6MPa的压力下挤出，得到蜂窝状载体的前驱物；最后，将蜂窝状载体的前驱物依次进行干燥和焙烧，干燥的温度为80～120℃、时间为12～24h，焙烧的温度为500～550℃、时间为12～24h。进一步地，介孔二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：在搅拌条件下，向去离子水中滴加浓硫酸、聚乙二醇和九水硅酸钠，搅拌20～30min使其混合均匀，得到前驱体溶液，浓硫酸、聚乙二醇、九水硅酸钠和去离子水的摩尔比为2～10：0.05～0.2：10～50：200～500；将前驱体溶液于120～180℃下晶化12～48h，自然冷却后取出产物离心分离，再用去离子水和乙醇冲洗产物2～3次；对产物依次进行干燥和焙烧，干燥的温度为80～120℃、时间为8～24h，焙烧的温度为500～580℃、时间为8～24h，得到介孔二氧化硅。与现有技术相比，本专利技术技术方案，具有如下优点：1、本专利技术提供了一种抗砷抗碱金属中毒的SCR脱硝催化剂，其包括载体及负载其上的活性组分，该载体为包括二氧化钛和二氧化硅的复合载体，首创性地通过二氧化钛和二氧化硅的配合来优化载体孔径，使载体具有更多的中孔，减少As2O3在毛细孔中的“毛细冷凝”现象。同时，独特的孔结构能使载体在部分微孔及中孔出现堵塞的情况下，反应物仍可扩散至活性位，使催化剂保持较好的催化活性。再者，通过合理配置负载于载体上的活性组分，能有效提高SCR脱硝催化剂对砷和碱金属的耐受度，有效克服砷和碱金属等有毒物种的沉积和聚积，提高SCR脱硝催化剂的催化性能。2、本专利技术提供了一种抗砷抗碱金属中毒的SCR脱硝催化剂，通过在载体中加入活性助剂，该活性助剂可为氧化镍和二氧化锆，能增强SCR脱硝催化剂的酸性位，提高SCR脱硝催化剂的催化性能。3、本专利技术提供了一种抗砷抗碱金属中毒的SCR脱硝催化剂的制备方法，将复合载体等体积浸渍于含有钒源、钼源和钨源的浸渍液中；浸渍结束后，对所述载体依次进行干燥和焙烧，制得SCR脱硝催化剂，通过高温焙烧得到以钒、钼和钨混合物作为活性组分的催化剂，增加了砷化物的吸收容量，使催化剂抗砷中毒的性能明显增强。4、本专利技术提供了一种抗砷抗碱金属中毒的SCR脱硝催化剂的制备方法，通过特定的制备方法制得复合载体，能进一步优化载体的孔径，提高由该复合载体制得的SCR脱硝催化剂的催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗砷抗碱金属中毒的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，所述载体包括二氧化钛和二氧化硅的复合载体，所述复合载体中二氧化钛和二氧化硅的质量比为(320‑550)：(30‑110)；所述活性组分为钒的氧化物、钼的氧化物和钨的氧化物，以相应金属的金属盐计，所述钒的氧化物、钼的氧化物和钨的氧化物的质量比(5～20)：(10～140)：(20～80)。

【技术特征摘要】
1.一种抗砷抗碱金属中毒的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，所述载体包括二氧化钛和二氧化硅的复合载体，所述复合载体中二氧化钛和二氧化硅的质量比为(320-550)：(30-110)；所述活性组分为钒的氧化物、钼的氧化物和钨的氧化物，以相应金属的金属盐计，所述钒的氧化物、钼的氧化物和钨的氧化物的质量比(5～20)：(10～140)：(20～80)。2.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述复合载体中还包括活性助剂，所述活性助剂与二氧化钛的质量比为(3-10)：(320-550)。3.根据权利要求3所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述复合载体中还包括润滑剂、结构助剂和增强剂，所述润滑剂、结构助剂、增强剂、二氧化硅的质量比为(2-8)：(1-5)：(5-20)：(30-110)。4.根据权利要求3所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述活性助剂包括氧化镍粉体和/或二氧化锆粉体；所述润滑剂包括聚氧化乙烯、田菁粉、石蜡、石墨或滑石粉中的至少一种；所述结构助剂包括羟乙基磺酸钠油酸酯、椰油酸酯、脂肪族链烷醇酰胺、聚乙二醇、环氧乙烷、烷基纤维素、纤维素甲醚、聚丙烯醇和甲基纤维素钠盐中的至少一种；所述增强剂包括玻璃纤维和/或硅铝酸盐；所述二氧化硅是平均粒度为0.1～2mm的介孔二氧化硅。5.根据权利要求4所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述活性助剂由氧化镍粉体和二氧化锆粉体组成，所述氧化镍粉体和二氧化锆粉体的质量比为(1～2)：(2～5)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于，以相应金属的金属盐计，所述活性组分与所述载体中二氧化硅的质量比为(80-240)：(30-110)。7.根据权利要求6所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于，钒的金属盐为偏钒酸铵；钼的金属盐为仲钼酸铵；钨的金属盐为偏钨酸铵。8.一种权利要求1-7中任一项所述的SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将复合载体等体积浸渍于含有钒源、钼源和钨源的浸渍液中；浸渍结束后，对所述载体依次进行干燥和焙烧，制得SCR脱硝催化剂。9.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述含有钒源、钼源和钨源的浸渍液为将偏钒酸铵、仲钼酸铵、偏钨酸铵和草酸加入到去离子水中...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小夫，汪洋，耿宣，苏军划，王争荣，夏怀鹏，张南极，沈建永，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