一种脱硝催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种脱硝催化剂及其制备方法和应用，涉及烟气脱硝领域。该制备方法包括如下步骤：将锰盐、钴盐、钒盐配成混合溶液；向混合溶液中加入过量沉淀剂发生反应，得到悬浊液；将悬浊液进行抽滤、洗涤、干燥，得到沉淀物；将沉淀物进行焙烧，得到脱硝催化剂。本发明专利技术利用锰盐、钴盐、钒盐采用共沉淀法制备得到一种复合金属氧化物脱硝催化剂，实验证明其同时具有优异的低温NH3‑

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及烟气脱硝领域，具体涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现如今，经济发展与环境污染之间的矛盾日益突出，工业生产和运输过程中，柴油车、船舶等移动源和工业锅炉、燃煤电厂等固定源在消耗大量燃料的同时也会排放出大量的有害气体，如硫氧化物(SO
x
)、颗粒物 (PM)、以及氮氧化物(NO
x
，主要是NO和NO2)。NO
x
经过一系列的物理化学作用会形成酸雨、光化学烟雾以及雾霾，严重污染环境以及危害人体健康。随着人们环保意识的增强，废气排放的标准日趋严格。
[0003]选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction，简称为SCR)是目前国际上使用最广泛、最有效的氮氧化物消除技术，它以NH3、尿素或碳氢化合物为还原剂，将NO和NO2转化为N2。其中，NH3是选择性催化还原NO
x
中应用最广泛的还原剂，氨法选择性催化还原(NH3‑
SCR)的主要反应为：4NH3+4NO+O2→
4N2+6H2O。NH3‑
SCR技术开始应用于大型锅炉废气处理，后逐渐应用在车用柴油机尾气净化。
[0004]NH3‑
SCR技术的核心是催化剂的设计和制备，目前被广泛采用的商用催化剂如V2O5‑
WO3/TiO2、V2O5‑
MoO3/TiO2在较高温度(300～400℃)下才表现出较高的活性，而当催化剂长期处于高温的条件下会引起催化剂烧结和活性中心聚集，导致催化剂的活性降低甚至失活；并且当使用温度较高时，在催化剂表面还会发生副反应，即NH3被催化剂氧化成氮氧化物，从而导致反应的N2选择性降低；同时该催化剂还存在抗硫中毒性能弱的缺陷。为此现有技术中提出了多种复合金属氧化物脱硝催化剂，这些催化剂虽然在低温催化性能、N2选择性或抗硫中毒性能等方面有所改善，但是活性温度窗口窄，催化性能仍待进一步提升。因此，研究一种活性温度窗口较宽，低温催化性能、N2选择性、抗硫中毒性能均比较强的脱硝催化剂成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的脱硝催化剂活性温度窗口窄，低温催化性能、N2选择性、抗硫中毒性能均有待提升的缺陷，从而提供一种各方面性能优异的脱硝催化剂及其制备方法和应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将锰盐、钴盐、钒盐配成混合溶液；
[0009](2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入过量沉淀剂发生反应，得到悬浊液；
[0010](3)将步骤(2)得到的悬浊液进行抽滤、洗涤、干燥，得到沉淀物；
[0011](4)将步骤(3)得到的沉淀物进行焙烧，得到所述脱硝催化剂。
[0012]进一步地，步骤(1)中，
[0013]所述锰盐包括硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、乙酸锰中的至少一种；所述钴盐包括硝酸
钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的至少一种；所述钒盐包括偏钒酸铵、偏钒酸钾、偏钒酸钠中的至少一种；
[0014]所述混合溶液中锰离子、钴离子、钒离子的摩尔比为5:(1～25)： (0.01～1)，优选为5：(3～5)：(0.05～0.3)，更优选为5：(4.7～4.95)：(0.05～0.3)，最优选为5：(4.7～4.9)：(0.1～0.3)。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述混合溶液中锰离子、钴离子、钒离子的摩尔比为如下比例中的任意一种：5：1：0.05、5：1：0.5、5：5：0.1、5： 4.9：0.1、5：4.95：0.05、5：4.8：0.2、5：4.7：0.3、5：4.5：0.5、5：10： 1、5：10：0.5、5：25：0.01、5：25：1。
[0016]进一步地，在所述混合溶液中，锰离子、钴离子、钒离子的总浓度为 0.01～2.00mol L
‑1。
[0017]进一步地，步骤(1)中，将锰盐、钴盐、钒盐、无机酸溶于去离子水，所述无机酸包括硝酸和/或盐酸，所述无机酸的摩尔量为锰离子、钴离子、钒离子摩尔量之和的0～30％。
[0018]无机酸的作用在于促进锰盐、钴盐、钒盐的溶解，根据不同情况可以选择添加或者不添加无机酸。
[0019]进一步地，步骤(1)中，将锰盐、钴盐、钒盐加入到去离子水中，在 20～80℃下溶解。
[0020]锰盐、钴盐、钒盐的加入顺序和加热温度根据实际情况做出选择，加热的目的在于促进锰盐、钴盐、钒盐的溶解。
[0021]进一步地，步骤(2)中，所述沉淀剂包括氨水、尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种，优选质量分数5％～25％的氨水溶液。
[0022]本专利技术所述的过量沉淀剂是指沉淀剂与混合溶液中的金属离子(锰离子、钴离子、钒离子)反应后生成沉淀，还有部分沉淀剂未参与反应而存留在反应体系中，加入过量沉淀剂的目的在于将金属离子完全沉淀。
[0023]进一步地，步骤(2)中，在20～95℃下搅拌0.5～48小时进行反应。
[0024]进一步地，步骤(4)中，焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为0.2～12 小时，优选的，焙烧温度为500～550℃，焙烧时间为3～5小时。
[0025]通过步骤(4)的焙烧步骤将前一步骤得到的沉淀氧化生成金属氧化物，得到复合金属氧化物脱硝催化剂，主要成分有锰氧化物(MnO
x
)、钴氧化物(CoO
y
)和钒氧化物(VO
z
)，x、y、z为满足元素化合价平衡所需的O 的量。
[0026]进一步地，所述方法还包括：
[0027]将焙烧得到的固体粉碎、过筛，得到60～80目的催化剂颗粒；和/或
[0028]将所述脱硝催化剂负载在载体上。
[0029]所述载体包括三氧化二铝和/或二氧化钛。
[0030]第二方面，本专利技术提供一种脱硝催化剂，由所述的制备方法得到。
[0031]第三方面，本专利技术提供所述的制备方法得到的脱硝催化剂在烟气脱硝中的应用。
[0032]进一步地，将所述脱硝催化剂置于待处理气体的管道中，在所述脱硝催化剂的上游喷入还原剂以使所述还原剂与进入管道中的待处理气体混合，其中，所述还原剂包括尿素和/或氨气。
[0033]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0034](1)本专利技术利用锰盐、钴盐、钒盐采用共沉淀法制备得到一种复合金属氧化物脱硝催化剂，实验证明其同时具有优异的低温NH3‑
SCR脱硝催化活性(氨选择性催化还原氮氧化物)、较宽的活性温度窗口、较高的N2选择性和良好的抗硫中毒性能，其性能优于现有技术中其他的复合金属氧化物脱硝催化剂。特别是相较于仅由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将锰盐、钴盐、钒盐配成混合溶液；(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入过量沉淀剂发生反应，得到悬浊液；(3)将步骤(2)得到的悬浊液进行抽滤、洗涤、干燥，得到沉淀物；(4)将步骤(3)得到的沉淀物进行焙烧，得到所述脱硝催化剂。2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述锰盐包括硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、乙酸锰中的至少一种；所述钴盐包括硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的至少一种；所述钒盐包括偏钒酸铵、偏钒酸钾、偏钒酸钠中的至少一种；所述混合溶液中锰离子、钴离子、钒离子的摩尔比为5:(1～25)：(0.01～1)，优选为5：(3～5)：(0.05～0.3)，更优选为5：(4.7～4.95)：(0.05～0.3)，最优选为5：(4.7～4.9)：(0.1～0.3)。3.根据权利要求2所述的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合溶液中锰离子、钴离子、钒离子的摩尔比为如下比例中的任意一种：5：1：0.05、5：1：0.5、5：5：0.1、5：4.9：0.1、5：4.95：0.05、5：4.8：0.2、5：4.7：0.3、5：4.5：0.5、5：10：1、5：10：0.5、5：25：0.01、5：25：1。4.根据权利要求1所述的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中，锰离子、钴离子、钒离子的总浓度为0.01～2.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭洪根，李永龙，陈沪楠，刘文明，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：