SCR催化剂粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种SCR催化剂粉体及其制备方法和应用，该催化剂以作为钨源前驱体的磷酸钨、作为钒源前驱体的乙酰丙酮氧钒，以及作为载体的TiO2和/或MoO3为原料，其中，催化剂粉体中的含钒量不低于2wt％。该催化剂粉体可以在保持二噁英氧化降解和SCR反应的同时具有较高活性，且具有宽的活性温度窗口，温度跨度可达170‑550℃。

SCR catalyst powders and their preparation methods and Applications

The invention discloses a SCR catalyst powder and its preparation method and application. The catalyst takes tungsten phosphate as a precursor of tungsten source, vanadium acetonate as a precursor of vanadium source, and titanium dioxide and/or MoO 3 as carriers as raw materials. The vanadium content in the catalyst powder is less than 2 wt%. The catalyst powders have high activity while maintaining the oxidation degradation of dioxins and SCR reaction, and have a wide active temperature window. The temperature span can reach 170 550 C.

【技术实现步骤摘要】
SCR催化剂粉体及其制备方法和应用
本专利技术涉及环保领域，具体涉及一种SCR催化剂粉体及其制备方法和应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。垃圾焚烧、钢铁烧结、建材炉窑等烟气中含有大量的氮氧化物(NOx)和含氯挥发性有机物(CVOCs,ChlorideVolatileOrganicCompounds)等污染物。氮氧化物(NOx)是全球大气污染主要污染物之一，引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等环境问题，严重影响人们的生存环境和生活质量，对环境和社会造成巨大损害，针对固定源燃烧排放，各国制定了日益严格的排放标准。含氯可挥发性有机化合物是目前环境催化领域研究的重点，而氯苯、二噁英是一类毒性很强的CVOCs，不仅严重污染环境并且对人体有致癌作用，其主要来源于垃圾焚烧、钢铁烧结、有色冶炼和建材生产等行业。随着环保政策的逐步落实，将有更多垃圾焚烧企业需要建设烟气排放控制工程。然而，现有成熟的烟气排放控制技术大多应用于燃煤电厂，其烟气排放特征与垃圾焚烧烟气差异很大，现有技术难以直接应用。目前，选择性催化还原(SeIectiveCatalyticReduction，SCR)技术是燃煤电厂应用最为广泛的脱硝技术，它的原理是在适当温度条件下，还原剂在催化剂作用下把NOx仅转化为N2和H2O。还原剂可以是碳氢化合物(如甲烷、丙烯等)、氨、尿素等，工业应用中，主要使用的还原剂为氨(NH3)，由于技术成熟且脱硝效率较高，NH3-SCR技术已经成为各国燃煤火电厂脱硝的主流技术。目前传统的钒钨钛体系的SCR催化剂通常采用TiO2作为载体，V2O5作为活性成分(钒的含量一般不超过1wt％)，并以WO3(三氧化钨)或MoO3(三氧化钼)作为助催化剂，该种催化剂具有较高活性和抗SO2特性，多用于电厂(比如V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2是应用广泛的商业SCR催化剂)，专利技术人发现这类催化剂的反应工作温度为300-400℃，温度范围特别窄，而一般垃圾焚烧炉、钢铁烧结等排放烟气温度较低(<300℃)，传统高温脱硝催化剂不适合排放状况复杂的垃圾焚烧烟气。当烟气温度接近催化剂最佳反应温度时，反应速率较高，否则，实现相同脱硝效率所需的催化剂量要增大，催化剂量的增大必然增加SCR脱硝成本。与此同时，传统的SCR催化剂往往在脱硝的同时并不能脱除CVOCs的功能。此外，专利技术人还发现已有的低温脱硝催化剂往往仅是在不改变传统钒钨钛体系的前提下对制备工艺的探索，其对脱硝效率的提升改进有限，若想实现在催化剂表面进行SCR脱硝的同时进行CVOCs氧化，则仍然需要对催化剂的组成和性能进行进一步地探究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现高效协同脱除氮氧化物(NOx)和含氯挥发性有机物(比如氯苯、二噁英)，同时又具有较宽工作温度的SCR催化剂粉体及其制备方法和应用。本专利技术的SCR催化剂粉体采用磷酸钨作为钨的前驱体，同时使用乙酰丙酮氧钒作为钒的前驱体，并且本专利技术的SCR催化剂中钒的含量高于2wt％。本专利技术的SCR催化剂可以在保持含氯挥发性有机物(比如氯苯、二噁英)氧化降解和SCR反应的同时具有较高活性，且具有宽的活性温度窗口，本专利技术的催化剂在170-550℃的工作范围内均具有较高的催化活性、反应速率较高，有效地减少了催化剂的用量，极大地降低了成本。具体地，本专利技术的技术方案如下所示：在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种SCR催化剂粉体，其以作为钨源前驱体的磷钨酸、作为钒源前驱体的乙酰丙酮氧钒，以及作为载体的二氧化钛，以及，和/或三氧化钼为原料，其中，催化剂粉体中的含钒量不低于2wt％。本专利技术所述SCR催化剂粉体的粒度为40-80目。优选地，催化剂粉体中的含钒量为2-5wt％，优选为4-5wt％，更优选为4.5wt％。专利技术人发现钒作为催化剂中的主要活性成分，其含量在中高温催化剂中一般控制为1％左右，其原因在于高钒条件下，SCR反应中NH3氧化剧烈，会促进大量副反应发生从而影响反应效率；中低温SCR技术主要依赖催化剂的氧化还原性，虽然适当提高钒含量可以增加氧化效率。然而，通常情况下传统钒钨钛催化剂的钒含量低于1％，一方面较低的钒含量易于成型，另一方面是在传统的钒钨钛催化剂体系中高钒条件(高于1wt％)容易出现催化剂N2选择性下降，氨氧化现象明显，从而导致反应活性下降。在本专利技术中，专利技术人通过使用磷钨酸作为钨源前驱体、同时使用乙酰丙酮氧钒作为钒源前驱体避免了上述问题的发生，使催化剂可以实现在不低于2wt％的高钒条件下的稳定成型，并且可以有效避免催化剂因为氧化还原性提升造成的N2选择性的下降。磷钨酸、三氧化钼均可提高催化剂的稳定性，并且，在本专利技术的催化剂体系中，磷钨酸的使用能够促进CVOCs中C-Cl键的打开，从而加速CVOCs的分解，所以在保证SCR反应活性的同时大幅提升对CVOCs的氧化效率。此外，三氧化钼在本专利技术催化剂体系中的加入能够增强催化剂表面的酸性，进一步增强本专利技术催化剂CVOCs氧化效率的同时保障脱硝效率。载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用TiO2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)载体相比，TiO2抑制SO2氧化的能力强，能很好的分散表面的钒。优选地，本专利技术所述催化剂粉体中磷钨酸或磷钨酸和三氧化钼的含量为3-9wt％。优选地，所述催化剂粉体中磷钨酸的含量为3-4wt％，优选为4wt％；优选地，所述催化剂粉体中三氧化钼的含量为4-5wt％。在一个较为优选地实施方式中，本专利技术所述的SCR催化剂粉体中，各原料的含量为：磷酸钨(或磷酸钨与三氧化钼总和)的量为3-9wt％、乙酰丙酮氧钒的量以钒计为不低于2wt％，其余为载体。在一个较为优选地实施方式中，本专利技术所述的SCR催化剂粉体中，各原料的含量为：磷酸钨与三氧化钼的量为3-9wt％，(其中，磷钨酸的含量为3-4wt％，三氧化钼的含量为4-5wt％)，乙酰丙酮氧钒的量以钒计为不低于2wt％，其余为载体；在一个较为优选地实施方式中，本专利技术所述的SCR催化剂粉体中，各原料的含量为：磷钨酸的含量为4wt％，三氧化钼的含量为5wt％，乙酰丙酮氧钒的量以钒计为4.5wt％，其余为载体。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种制备上述SCR催化剂粉体的方法，其包括将原料混合后，通过球磨与热处理工艺制备。优选地，所述球磨包括将原料初步混合后，然后加入球磨罐中进行球磨，球磨30-120min，转速20-80转/min。优选地，所述球磨时间为50-100min，优选50min，转速50-70转/min，优选60转/min。优选地，所述热处理工艺包括将球磨后的混合物干燥并在空气氛中焙烧。优选地，所述干燥温度为100-120℃，干燥时间为5-9h。优选地，所述焙烧包括将温度保持在400-550℃焙烧2-6h。优选地，所述焙烧在马弗炉中进行，包括以2-10℃/min的升温速度从室温升温至400-550℃后焙烧2-6h。优选地，所述焙烧中的升温分段进行，包括先由室温升温至90-100℃，表述为低温段；然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SCR催化剂粉体，其以磷钨酸、乙酰丙酮氧钒、二氧化钛和/或三氧化钼为原料，其中，催化剂粉体中的含钒量不低于2wt％。

【技术特征摘要】
1.一种SCR催化剂粉体，其以磷钨酸、乙酰丙酮氧钒、二氧化钛和/或三氧化钼为原料，其中，催化剂粉体中的含钒量不低于2wt％。2.根据权利要求1所述的催化剂粉体，其特征在于，所述催化剂粉体中的含钒量为2-5wt％，优选为4-5wt％。3.根据权利要求1所述的催化剂粉体，其特征在于，所述催化剂粉体中的含钒量为4.5wt％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化剂粉体，其特征在于，所述催化剂粉体中磷钨酸和/或三氧化钼的含量为3-9wt％。5.根据权利要求1至3中任一项所述的催化剂粉体，其特征在于，所述催化剂粉体中磷钨酸的含量为3-4wt％，优选为4wt％；优选地，所述催化剂粉体中三氧化钼的含量为4-5wt％。6.一种制备权利要求1至5中任一项所述的SCR催化剂粉体的方法，其包括将原料混合后，通过球磨与热处理工艺制备得到。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述球磨包括将原料初步混合，然后加入球磨罐中进行球磨，球磨30-120min，转速20-80转/min。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述球磨时间为50-100min，优选50min，转速50-70转/min，优选60转/min。9.根据权利要求6所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，彭悦，韩奎华，路春美，张亢，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37