一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的CH4-SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的CH4‑

【技术实现步骤摘要】
一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的CH4‑
SCR催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术提供一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的CH4‑
SCR催化剂及其制备方法，属于废弃产品资源化、环保催化材料及大气污染治理领域，特别适用于燃气尾气高温CH4‑
SCR脱硝。

技术介绍

[0002]氮氧化物(NO
x
)是造成雾霾及恶化大气环境质量的主要原因，现有烟气脱硝技术中，氨气选择性催化还原(NH3‑
SCR)NO
x
效率高、稳定性好，成为当前国内外烟气脱硝的主流技术和发展方向。钒钛催化剂因其优异的NH3‑
SCR性能而被广泛应用在工业烟气脱硝中，该催化剂的平均寿命为3
‑
5年，从而导致大量的废旧催化剂产生。另一方面，环境保护网发布了《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，将废烟气脱硝催化剂管理、再生、利用纳入危废管理，要求提高其再生和利用处置能力。因此，废旧钒钛催化剂的再生处理或资源化利用成为亟待解决的环保难题。
[0003]氨气为还原剂虽脱硝效率高、N2选择性好，但其会腐蚀设备，造成氨逃逸产生二次污染，且低温易于SO
x
结合生成NH4HSO4覆积造成脱硝催化剂失活。因此，研发替代氨的新型还原剂一直是国内外SCR脱硝领域的研究热点和重大需求。鉴于甲烷(CH4)储量丰富、分布广泛，廉价易得，且大多燃气尾气含有CH4，所以CH4被认为是最有潜力替代NH3的还原剂，因此研发适用于烟气尾气的CH4‑
SCR脱硝催化剂成为重大需求。
[0004]现有CH4‑
SCR催化剂的相关技术中，大多以H
‑
Beta(CN201610268637.8、CN201711319123.1、CN201611270121.3、CN202111144477.3)、SSZ
‑
13(CN201711315106.0)等分子筛为载体，但分子筛水硫稳定性较差，很难在工业上广泛应用。因此，制备CH4‑
SCR性能优异且稳定性强的催化剂是该领域的重大需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种以废旧钒钛催化剂为原料的CH4‑
SCR催化剂，以此解决废弃催化剂的资源化处理问题。本专利技术的另一目的是针对现有CH4‑
SCR脱硝催化剂的现状及存在问题，而提供了一种具备较高活性以及良好的抗水硫中毒性能的CH4‑
SCR脱硝催化剂的制备方法。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：
[0007]一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的CH4‑
SCR催化剂，该催化剂以废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土复合制备催化剂载体，以镓铝复合氧化物(GaAlO
x
)为催化活性组分；
[0008]其中，废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土的质量比为1：(0.1～3)：(0.01～1)；Ga：Al元素的摩尔比为1：(0.1～2)；载体：催化活性组分的质量比为1：(0.01～0.9)。
[0009]本专利技术技术方案中：废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土的质量比为1：(0.6～
1.2)：(0.05～0.1)；Ga：Al元素的摩尔比为1：(0.8～1.2)；载体：催化活性组分的质量比为1：(0.05～0.15)。
[0010]本专利技术技术方案中：所述的废旧钒钛脱硝催化剂为V2O5‑
WO3/TiO2，其中：以TiO2的质量为基准，V2O5含量0.5～1.5％、WO3含量5～15％。
[0011]一种上述的催化剂的制备方法，该方法的步骤如下：
[0012](1)载体的制备
[0013]将废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土粉碎过筛后和水混合并在60
‑
90℃条件下搅拌1～2h得到固体混合液；所述的混合液经过过滤、干燥、煅烧得到催化剂载体；
[0014](2)活性组分胶体溶液配制
[0015]将镓盐、铝盐、络合剂及去离子水置于同一容器中，在60
‑
90℃下持续搅拌2～4h至溶液呈澄清透明状，得到活性组分胶体溶液；
[0016]金属盐和络合剂的质量比为1：(0.6～1.5)，所述的金属盐是镓盐和铝盐；
[0017](3)催化剂制备
[0018]将步骤(1)制得的催化剂载体浸渍于步骤(2)制得的活性组分胶体溶液中6～12h，取出浸渍后的催化剂载体进行干燥、煅烧制得CH4‑
SCR脱硝催化剂。
[0019]上述制备方法中：步骤(1)中所述中的干燥温度为60～90℃，干燥时间为6～12h；煅烧温度为750～900℃，煅烧时间为2～4h。
[0020]上述制备方法中：步骤(2)中所述的镓盐为硝酸镓，所述的铝盐为硝酸铝或硫酸铝；所述的络合剂为一水合柠檬酸或乙二胺四乙酸。
[0021]上述制备方法中：步骤(3)中所述干燥温度为60～90℃，干燥时间为6～12h；煅烧温度为750～900℃，煅烧时间为2～4h。
[0022]本专利技术技术方案中：所述的催化剂是在燃气尾气高温CH4‑
SCR脱硝方面的应用。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术催化剂适用于CH4‑
SCR脱硝，480
‑
640℃内CH4‑
SCR脱除NO的效率＞90％，在480℃以上CH4转化率＞90％，在550℃脱硝效率最高为99.61％，抗水硫中毒性能强。该催化剂以废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土复合制备CH4‑
SCR催化剂载体，以镓铝复合氧化物(GaAlO
x
)为催化活性组分。废旧钒钛催化剂主要成分为比表面积大、抗水硫性能优异的二氧化钛载体，其活性组分(V、W等)提供了优异的氧化还原性能和丰富的表面酸性，有利于促进CH4‑
SCR反应的进行。硅藻土丰富的孔道结构和较大的比表面积可更好的分散活性组分。高岭土的加入可以使催化剂更好的成型，提高催化剂的机械强度。氧化镓和氧化铝对CH4还原NO具有较好的活性和选择性，通过制备相互作用更强的镓铝复合氧化物可进一步提高CH4‑
SCR活性和选择性，提高活性组分的稳定性并减少活性组分的用量，降低成本。与现有CH4‑
SCR脱硝催化剂相比，本专利技术催化剂的活性温度窗口宽、脱硝活性优异、成本低，具有优异的抗水硫中毒稳定性，特别适用于燃气尾气CH4‑
SCR脱硝，同时有效解决了废旧钒钛脱硝催化剂的处理问题。
附图说明
[0025]图1为实施例1
‑
4制得CH4‑
SCR催化剂的脱硝效率图。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。
[0027]本专利技术催化剂的脱硝性能评价方法为：模拟燃气尾气组成，NO进气浓度为1000ppm，CH4进气浓度为3000ppm，O2含量为5％，SO2进气浓度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的CH4‑
SCR催化剂，其特征在于该催化剂以废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土复合制备催化剂载体，以镓铝复合氧化物(GaAlO
x
)为催化活性组分；其中，废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土的质量比为1：(0.1～3)：(0.01～1)；Ga：Al元素的摩尔比为1：(0.1～2)；载体：催化活性组分的质量比为1：(0.01～0.9)；所述的镓铝复合氧化物(GaAlO
x
)为氧化镓和氧化铝组成的金属复合氧化物。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土的质量比为1：(0.6～1.2)：(0.05～0.1)；Ga：Al元素的摩尔比为1：(0.8～1.2)；载体：催化活性组分的质量比为1：(0.05～0.15)。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的废旧钒钛脱硝催化剂为V2O5‑
WO3/TiO2，其中：以TiO2的质量为基准，V2O5含量0.5～1.5％、WO3含量5～15％。4.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：该方法的步骤如下：(1)载体的制备将废旧钒钛脱硝催化剂、硅藻土和高岭土粉碎过筛后和水混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈岳松，葛展志，
申请(专利权)人：南京环福新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：