一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种富锰的Mn‑SAPO‑18分子筛催化剂的制备方法及其应用，属于SCR催化剂制备技术领域。一种富锰的Mn‑SAPO‑18分子筛催化剂的制备方法为采用正磷酸、水、拟薄水铝石、硅溶胶和乙酸锰为原料经混合后，再加入N,N‑二异丙基乙胺作为模板剂，经水热晶化，收集固体结晶产物洗涤至中性后经焙烧制备获得；在该方法中，各原料的摩尔比例为：Al

【技术实现步骤摘要】
一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法及其用途
本专利技术属于SCR催化剂制备
，具体涉及一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
氮氧化物(NOx＝NO+NO2)主要来源于固定源(例如电厂)和移动源(汽车)，是主要的大气污染物之一。据统计，全国工业氮氧化物排放量的66.7％来自于电力、热力生产和供应业，是我国氮氧化物的排放大户，其中火电行业氮氧化物贡献值最大，因此，电力行业是我国控制氮氧化物排放的重点领域。在众多氮氧化物污染控制技术中，以NH3还原NOx的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术成熟有效，在燃煤电厂的固定源燃烧烟气净化过程中广泛应用。催化剂是SCR烟气脱硝技术的关键，目前商业用SCR催化剂主要为V2O5–WO3(MoO3)/TiO2系列催化剂，其活性温度窗口为300-450℃，由于所需的温度较高，SCR脱硝装置一般置于除尘和脱硫装置之前，因而催化剂易受到粉尘的冲刷和堵塞，寿命降低。而将脱硝装置置于除尘和脱硫装置之后时，则需要加装烟气预热装置以满足催化活性的要求。与之相比，低温SCR催化剂可以在低于300℃下工作，因此装备有低温SCR催化剂的脱硝装置可以直接安装在除尘和脱硫装置之后，具有较好的经济效益。本专利技术人在CN105964295A中公开了一种富锰的Mn-SAPO-34分子筛催化剂及其制备方法与用途，经制备获得的富锰的Mn-SAPO-34分子筛催化剂，提高了活性组分的分散性，使得催化剂在低温段表现出优异的低温NH3-SCR性能，但是该催化剂依然存在活性温度范围较窄和制备收率偏低的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，采用一步水热合成法制备，简易且可控，活性组分锰负载量可以在较大范围内有效调节，且固体原粉产率高。本专利技术的目的之二是提供上述制备方法获得的催化剂在NH3-SCR催化反应中的应用，将上述催化剂用于NH3-SCR催化反应具有优良催化活性、较宽的温度窗口和水热稳定性。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本专利技术提供一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，采用正磷酸、水、拟薄水铝石、硅溶胶和乙酸锰为原料经混合后，再加入N,N-二异丙基乙胺作为模板剂，经水热晶化，收集固体结晶产物洗涤至中性后经焙烧制备获得；在该方法中，各原料按照有效成分计，其摩尔比例为：Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：(0.8～1)：(65～70)：(0.2～1.2)：(0.05～0.6)：(1.0～4.0)。进一步地，其摩尔比例为：Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：0.9：68：(0.2～1.2)：(0.05～0.6)：(1.0～4.0)。进一步地，其摩尔比例为：Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：0.9：68：1：0.2：2.0。进一步地，硅溶胶中二氧化硅的浓度为20％-40％。进一步地，各原料的混合方法为：将正磷酸与水混合后，向其中加入拟薄水铝石，待混合均匀后加入硅溶胶，待混合均匀后加入乙酸锰溶液，充分搅拌后滴加N,N-二异丙基乙胺。进一步地，所述水热晶化为将经搅拌完全的凝胶装入水热反应釜中晶化，其中晶化温度160～200℃，晶化时间为12～72小时；优选地，晶化温度为180℃，晶化时间为24小时。进一步地，焙烧温度直接影响分子筛的结晶度和催化活性，过渡金属锰因其负载量不同，且锰的状态及其分布不同而导致低温SCR催化活性有较大差异，所述焙烧为在空气中进行，所述焙烧温度为500～700℃，焙烧时间为3～8小时；优选地，所述焙烧温度为550℃，焙烧时间为6小时；优选地，焙烧过程中的升温速率为0.5～3℃/min，优选1℃/min。进一步地，所述焙烧之前还包括干燥，所述干燥的温度为80～120℃，干燥的时间为6～15小时；优选地，干燥温度为110℃，干燥时间为12小时。作为本专利技术的优选技术方案，一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：将正磷酸与去离子水混合后，然后缓慢加入拟薄水铝石，待混合均匀后加入硅溶胶，待混合均匀后加入乙酸锰溶液，充分搅拌后滴加N,N-二异丙基乙胺；将搅拌完全的凝胶装入水热反应釜中晶化，晶化温度为180℃，晶化时间为24小时，然后室温冷却，将固体结晶产物与母液分离，洗涤至中性，于110℃下干燥12小时，在空气中在550℃焙烧6小时；在该方法中，控制Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：0.9：68：1：0.2：2.0。采用优选的方法制备得到的Mn-SAPO-18分子筛催化剂具有优异的低温NH3-SCR催化活性，其在275～400℃内具有高于85％的NOx转化率和85％的N2选择性，在275℃下反应12小时，仍具有较高的SCR活性，其NOx的转化率在12小时测试内均高于90％。因此，在上述技术方案中，通过控制模板剂、硅溶胶、锰的加入量以及焙烧温度550℃，成功制备出富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂，该分子筛催化呈现出优异的NH3-SCR催化活性和稳定性。本专利技术还提供一种根据上述方法制备得到富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂在NH3-SCR催化反应中的应用，具有优异的SCR脱硝性能，具有很宽的温度窗口和水热稳定性，不但适用于固定源烟气脱硝，同样也适用于移动源烟气脱硝。进一步地，所述NH3-SCR催化反应中，以NH3为还原气，空速为20,000～60,000h-1。与现有技术中Mn-SAPO-34相比，本专利技术优选实施例具有的有益效果是：1)通过严格控制各反应原料之间的比例结合特定工艺条件，首次采用一步水热合成法成功合成出了具有AEI拓扑结构富锰的Mn-SAPO-18分子筛，并将其应用于SCR脱硝反应且SCR活性优异；2)富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂具有较Mn-SAPO-34更宽的温度窗口和水热稳定性；3)富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂具有较更高的固体原粉产率；4)富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂不仅可应用于固定源烟气脱硝过程，且在机动车尾气NOx净化领域有较好的应用前景。附图说明图1是实施例1中不同Mn含量的分子筛催化剂的脱硝活性评价图；图2是实施例2中不同模板剂的分子筛催化剂的脱硝性能评价图；图3是实施例3中不同水热晶化时间的分子筛催化剂的脱硝性能评价图；图4是Mn-SAPO-18和Mn-SAPO-34两种催化剂固体原粉产生量对比图；图5是实施例1中乙酸锰与Al2O3的摩尔比例为0.2时制备获得的催化剂的活性温度窗口图；图6是实施例1中乙酸锰与Al2O3的摩尔比例为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，采用正磷酸、水、拟薄水铝石、硅溶胶和乙酸锰为原料经混合后，再加入N,N-二异丙基乙胺作为模板剂，经水热晶化，收集固体结晶产物洗涤至中性后经焙烧制备获得；/n在该方法中，各原料按照有效成分计，其摩尔比例为：Al

【技术特征摘要】
1.一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，采用正磷酸、水、拟薄水铝石、硅溶胶和乙酸锰为原料经混合后，再加入N,N-二异丙基乙胺作为模板剂，经水热晶化，收集固体结晶产物洗涤至中性后经焙烧制备获得；
在该方法中，各原料按照有效成分计，其摩尔比例为：Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：(0.8～1)：(65～70)：(0.2～1.2)：(0.05～0.6)：(1.0～4.0)。


2.根据权利要求1所述一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，其摩尔比例为：Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：0.9：68：(0.2～1.2)：(0.05～0.6)：(1.0～4.0)。


3.根据权利要求2所述一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，其摩尔比例为：Al2O3、P2O5、H2O、SiO2、乙酸锰、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为1：0.9：68：1：0.2：2.0。


4.根据权利要求1-3任一项所述一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，硅溶胶中二氧化硅的浓度为20％-40％。


5.根据权利要求1所述一种富锰的Mn-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，各原料的混合方法为：将正磷酸与水...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻成龙，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：江西;36