一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂及其制备方法。该催化剂以TiO

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于环保技术和脱硝催化领域，特别涉及一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂。本专利技术还提供了该薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂的制备方法。
技术介绍
SCR技术作为主流烟气脱硝技术，已经在国内火电烟气脱硝领域取得了十分广泛的应用。然而，随着环保要求的日益严格，除火电行业外，水泥、玻璃、冶金等多个行业也已经逐步开始使用SCR脱硝催化剂，以满足各自行业的NOx排放标准。随着SCR脱硝催化剂的需求范围越来越广，更为复杂多变的烟气工况对于SCR脱硝催化剂的性能提出了更高的要求，其中烟气温度就是影响SCR脱硝催化剂运行的一个重要因素。传统的V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2常规SCR脱硝催化剂通常应用于300-420℃的烟气温度环境，当烟气温度过低时，催化剂活性会大幅下降，且生成大量硫酸氢铵，从而造成催化剂中毒、NOx排放不达标、二次污染、下游设备腐蚀等严重问题。因此，开发适用于低温烟气环境的SCR脱硝催化剂具有重要的意义。目前，低温SCR脱硝催化剂已成为脱硝领域的研究热点。专利申请CN105618093A公开了一种蜂窝型低温烟气脱硝催化剂及制备方法，该专利申请中催化剂成分包括：氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化锰、氧化磷、氧化硼、氧化铜和二氧化钛，在120℃和210℃时，脱硝效率分别能够达到38％和95.1％。专利申请CN104307553A公开了一种宽温稀土基复合氧化物脱硝催化剂的制备方法，该专利中催化剂以三氧化钨、五氧化二钒、氧化铈、氧化锰为活性组分，以二氧化钛、蒙脱石为载体，在150℃时即可喷氨运行，脱硝效率可达90％。目前，开发的低温烟气SCR脱硝催化剂还具有明显的不耐硫中毒缺点，在含有高浓度二氧化硫烟气中使用寿命较短，距离真正的实际应用还有一定的距离。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中SCR脱硝的催化剂低温活性差，易发生硫酸铵盐中毒的技术问题，提供了一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂在低温烟气环境下具有优异的抗硫中毒性能和稳定的低温脱硝性能。未解决上述技术问题，本专利技术提供了一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂，该催化剂为平板状结构，组分由V2O5、MoO3、MnSO4、TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体、SiO2、Al2O3和CaO组成；且所述催化剂各组分重量百分比：V2O5为0.5-2％，MoO3为5-10％，MnSO4为5-10％，TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体为70-85％，SiO2为2-5％，Al2O3为2-4％，CaO为0.5-1.5％。优选的，所述TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体中，Nb2O5重量百分比为5-10％，Fe2O3重量百分比为5-10％。本专利技术实施例还提供了薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂的制备方法，包括：步骤1.制备TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体用冷水配制四氯化钛溶液，加入硬脂酸单甘油酯并搅拌均匀，用氨水调节pH值至6.5-7.5后加热溶液至50℃，得到均匀白色乳液；而后向乳液中依次慢慢加入五氯化铌的乙醇溶液和三氯化铁溶液，用氨水溶液调节pH值为8-9，加热溶液至80℃，并持续搅拌2-4h；依次用乙醇和去离子水清洗水解沉淀，最后焙烧得到TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体；步骤2.制备催化剂物料配制的偏钒酸铵、七钼酸铵和一水硫酸锰溶液，将溶液依次加入至TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合载体中并搅拌均匀；加入高岭土、碳粉、玻璃纤维、甲基纤维素和聚氧化乙烯的混合物；充分搅拌后在密封条件下陈腐24-72h，得到催化剂物料；步骤3.制备平板式催化剂步骤2中制备的催化剂物料由挤出机挤出，经多级辊压干燥、压褶、剪切和焙烧工艺可制备得到薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂。作为所述步骤1的优选，四氯化钛溶液浓度为0.5-1.5mol/L。作为所述步骤1的优选，硬脂酸单甘油酯与四氯化钛摩尔比为0.01:1-0.03:1。作为所述步骤1的优选，五氯化铌溶液浓度为3-6mol/L。作为所述步骤1的优选，三氯化铁溶液浓度为3-6mol/L。作为所述步骤1的优选，焙烧温度为500-650℃，焙烧时间为3-10h。作为所述步骤2的优选，结构助剂由高岭土、碳粉、玻璃纤维、甲基纤维素和聚氧化乙烯组成。高岭土占所述催化剂物料重量百分比为1-5％；碳粉占所述催化剂物料重量百分比为0.5-1.5％；玻璃纤维长度为10-20mm，占所述催化剂物料重量百分比为1-5％；甲基纤维素占所述催化剂物料重量百分比为0.5-3％；聚乙烯醇占所述催化剂物料重量百分比为0.5-1％。作为所述步骤3的优选，第一级辊压后，催化剂厚度为0.75-0.80mm，含水率为27-30％；第一级干燥温度为130-150℃，干燥时间为50-75秒，干燥后含水率为22-25％。作为所述步骤3的优选，第二级辊压后，催化剂厚度为0.65-0.70mm；第二级干燥温度为100-120℃，干燥时间为50-75秒，干燥后含水率为18-21％。作为所述步骤3的优选，第三级辊压后，催化剂厚度为0.55-0.60mm；第三级干燥温度为90-100℃，干燥时间为40-60秒，干燥后含水率为15-18％。作为所述步骤3的优选，第四级辊压后，催化剂厚度为0.45-0.50mm；第四级干燥温度为90-100℃，干燥时间为40-60秒，干燥后含水率为13-16％。作为所述步骤3的优选，第五级辊压后，催化剂厚度为0.35-0.40mm。作为所述步骤3的优选，焙烧温度为450-650℃，焙烧时间为3-6h。本专利技术实施例的上述技术方案通过开发加速脱硝反应、促进硫酸铵盐分解的载体，优化活性成分和活性助剂，优化成型助剂和制备工艺等方式，提升了低温脱硝性能和抗硫中毒性能，使催化剂在150-250℃温度范围内具有优异的脱硝活性和稳定性。其有益效果具体通过如下几个方面实现：1.TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体较锐钛型TiO2载体具有更大的比表面积，NbOx成分还可以加速载体表面电子转移速度，加快SCR脱硝反应进程，显著提升150-250℃温度范围脱硝活性；2.TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体中的FeOy成分可以高效促进硫酸铵盐分解，使其分解速度高于生成速度；NbOx组分可以降低烟气中SO2氧化率，减少硫酸铵盐在催化剂表面的生成量，两种组分显著提升了催化剂的低温抗硫中毒性能，使催化剂在150-250℃低温范围内具有优异的稳定性；3.TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体制备过程中加入硬脂酸单甘油酯，可使复合载体具有纳米结构，提高了载体表面的酸性和均匀性；并且TiO2、Nb2O5与Fe2O3形成的NbxFeyTizOm复合氧化物，避免了FeOy成分的硫酸化；4.硫酸锰作为活性助剂，可以防止催化剂发生硫中毒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂由V

【技术特征摘要】
1.一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂由V2O5、MoO3、MnSO4、TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体、SiO2、Al2O3和CaO组成；且各组分重量百分比满足：V2O5为0.5-2％，MoO3为5-10％，MnSO4为5-10％，TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体为70-85％，SiO2为2-5％，Al2O3为2-4％，CaO为0.5-1.5％。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体中，Nb2O5重量百分比为5-10％，Fe2O3重量百分比为5-10％。


3.根据权利要求1所述的一种薄壁平板式低温抗硫SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.制备TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体
称取一定量四氯化钛并用10℃冷水溶解，得到四氯化钛溶液；向溶液中加入硬脂酸单甘油酯并搅拌均匀，而后加入体积浓度为30％的氨水溶液，调节溶液pH至6.5-7.5；加热溶液至50℃，使四氯化钛发生水解，得到均匀的白色乳液；而后向乳液中依次慢慢加入五氯化铌的乙醇溶液和三氯化铁溶液，继续加入体积浓度为30％的氨水溶液调节pH值为8-9，而后加热溶液至80℃，持续搅拌2-4h；过滤得到水解沉淀，依次用乙醇和去离子水进行清洗，而后在500-650℃焙烧3-10h，得到TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合纳米载体；
步骤2.制备催化剂物料
分别以偏钒酸铵、七钼酸铵和一水硫酸锰作为V2O5、MoO3和MnSO4前驱物配制溶液，将钒、钼和锰溶液依次加入至TiO2-Nb2O5-Fe2O3复合载体中并搅拌均匀，配制溶液所需水量根据复合载体吸水率确定；将高岭土、碳粉、玻璃纤维、甲基纤维素、聚氧化乙烯混合均匀作为结构助剂，在溶液搅拌均匀后加入；充分搅拌后在密封条件下陈腐24-72h，得到催化剂物料；
步骤3.制备平板式催化剂
将步骤2中制备的催化剂物料经挤出机挤出后均匀布置在不锈钢网板上，通过多级辊压和干燥使物料均匀涂覆在网板上：
第一级辊压和干燥：物...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆强，吴洋文，郑树，周新越，吴亚昌，徐明新，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11