【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烟气处理，尤其涉及一种协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在燃煤发电过程中，排放的烟气中含有大量的颗粒粉尘、二氧化硫、氮氧化物、汞等重金属污染物。随着电力行业污染物超低排放的推进，除尘、脱硫和脱硝可利用现有控制设备升级改造实现，重金属汞的协同减排控制成为目前研究重点。
2、在国内燃煤电站系统脱硝中，scr脱硝作为大型燃煤电站控制nox排放的主流技术得到广泛应用，通过脱硝催化剂更换或加装等提效措施，可以实现燃煤电站氮氧化物满足超低排放要求。
3、世界上每年认为排放的汞约有2220吨，其中煤炭燃烧仍然是全球汞排放的主要来源，约占22.4％，燃煤烟气中的汞主要以颗粒态(hgp)、氧化态(hg2+)、元素态(hg0)三种形式存在，其中hg0由于易挥发、不溶于水很难被脱除。目前最流行的是活性炭喷射技术，但该技术面临许多问题，如飞灰的的二次污染等，而使用现有的脱硝装置协同脱除烟气中的hg，不但可以降低投资和运行成本，还能简化工艺，节约空间。因此，开发一种经济高效的协同脱硝脱汞催化剂迫在眉睫。
4、催化剂技术已成为实现烟气nox及单质汞减排的重要手段，受到广泛关注。scr催化剂催化氧化脱汞具有运行成本低，对单质汞去除率高、安全无二次污染等优点，被认为是最具前景的烟气脱汞技术之一。很多研究利用scr催化剂对汞的催化氧化作用实现了烟气联合脱硝脱汞。然而，scr催化剂在工业上主要应用于烟气脱硝；scr脱硝催化剂对hg的氧化作用有限，极大地依赖于烟气中的hcl的存在及浓度，在烟气中无
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种协同脱硝脱汞催化剂的制备方法及催化剂，协同脱硝脱汞催化剂以钛化合物为载体、铁和钴为活性组分的纳米催化剂，无固定形貌，具有均匀的介孔结构，其中铁和钴以非晶型结构存在且较好的分散在载体上，利用铁和钴之间的相互作用提升催化剂的催化性能，以提高nox去除效率，同时协同汞氧化脱除性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种协同脱硝脱汞催化剂，所述催化剂由纳米粒子团聚组成，包括载体和活性组分，活性组分以非晶形结构分散在载体上；所述载体为钛化合物，钛化合物以锐钛矿的形式存在；所述活性组分包括铁和钴，铁和钴分别以铁化合物和钴化合物形式存在；催化剂中，钛化合物含量0.08-0.1mol，铁化合物含量0.08-0.1mol，钴化合物含量0.02-0.06mol。
4、所述钛化合物采用摩尔浓度为0.8-1.11mol/l的二氧化钛或钛酸四丁酯中任意一种，所述铁化合物采用摩尔浓度为0.57-0.9mol/l的硝酸铁、硫酸铁或氯化铁中任意一种；钴化合物采用摩尔浓度为0.14-0.55mol/l的硝酸钴、硫酸钴或氯化钴中任意一种。
5、所述催化剂的钛化合物、铁化合物和钴化合物中，铁和钛的原子比为0.8-1.25，钴和铁的原子比为0.2-0.75。
6、基于上述协同脱硝脱汞催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
7、步骤1、将0.08-0.1mol铁化合物、0.02-0.06mol钴化合物溶解到1.55-1.72mol无水乙醇和1.11-1.66mol水的混合溶液中，在30-40℃温度下以800-1000r/min搅拌速度搅拌5-6h形成混合体系a；
8、步骤2、将1.55-1.72mol无水乙醇加入0.08-0.1mol钛化合物溶液在30-40℃温度下以800-1000r/min搅拌速度搅拌5-6h形成混合体系b；
9、步骤3、向所述混合体系b中加入0.2ml-0.9ml摩尔浓度为1mol/l的硝酸，所述硝酸与步骤1加入的水的用量摩尔比为0.01-0.03，再将混合体系b加入混合体系a中，然后以800-1000r/min搅拌速度均匀搅拌5-6h后形成溶胶c，并依次经过干燥和焙烧，即得协同脱硝脱汞催化剂。
10、所述铁化合物与所述钛化合物的用量摩尔比为0.8-1.25。
11、所述铁化合物在混合体系a中的质量占比为0.2-0.29；钴化合物在混合体系a中的质量占比为0.04-0.12；无水乙醇在混合体系a中的质量占比为0.45-0.58；水在混合体系a中的质量占比为0.13-0.16。
12、步骤3所述干燥的温度为120-150℃，时间为24-30h；焙烧的升温速率为3-6℃/min,目标温度为400-450℃，焙烧时间为6-7h。
13、一种基于所述的协同脱硝脱汞催化剂的应用，将所述催化剂装入固定床反应器中，然后同时通入no和hg0进行反应，用于燃煤电厂尾气处理。
14、所述固定床反应器中，通入no和hg0进行反应的反应空速控制在50000h-1-70000h-1，用于温度为250-350℃之间的燃煤电厂尾气处理。
15、本专利技术的有益效果：
16、本专利技术创造性地以锐钛矿的形式存在的钛化合物为前驱体，铁和钴作为活性组分，加入硝酸增强辅助，通过溶胶凝胶法一步将铁和钴以非晶形结构均匀分散在锐钛矿的钛化合物上，利用铁和钴之间的相互作用提升催化剂的催化性能，获得活性更好、性能更稳定的催化剂。
17、本专利技术创造性地将溶胶凝胶法制备的催化剂，应用于协同脱硝脱汞领域，比常规协同脱硝脱汞催化剂的温度窗口加宽，一方面减少能耗更加节能环保，另一方面，宽温度窗口不会导致脱除过程中生成的汞化合物分解，提升了对汞的脱除效率。
18、本专利技术制备得到的协同脱硝脱汞催化剂，原料廉价，操作简单，过程环保，有利于工业化大规模推广使用。
19、实验验证，本专利技术提供的协同脱硝脱汞催化剂，由纳米粒子团聚组成，无固定形貌，催化剂的比表面积可达239.233m2/g，平均孔径5.358nm,是均匀的介孔结构，催化剂的氧化还原能力更强，其协同脱硝脱汞性能更优。
20、在本专利技术应用温度更低，过程更加安全、节能、环保，可以实现烟气中no和hg0的协同控制，并且脱除效率更高，催化剂的脱硝效率≥99％，脱汞效率≥99％，可稳定运行100h,表现出优秀的脱除活性和稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种协同脱硝脱汞催化剂，其特征在于，所述催化剂由纳米粒子团聚组成，包括载体和活性组分，活性组分以非晶形结构分散在载体上；所述载体为钛化合物，钛化合物以锐钛矿的形式存在；所述活性组分包括铁和钴，铁和钴分别以铁化合物和钴化合物形式存在；催化剂中，钛化合物含量0.08-0.1mol，铁化合物含量0.08-0.1mol，钴化合物含量0.02-0.06mol。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述钛化合物采用摩尔浓度为0.8-1.11mol/L的二氧化钛或钛酸四丁酯中任意一种，所述铁化合物采用摩尔浓度为0.57-0.9mol/L的硝酸铁、硫酸铁或氯化铁中任意一种；钴化合物采用摩尔浓度为0.14-0.55mol/L的硝酸钴、硫酸钴或氯化钴中任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的钛化合物、铁化合物和钴化合物中，铁和钛的原子比为0.8-1.25，钴和铁的原子比为0.2-0.75。
4.基于权利要求1至3任一项所述协同脱硝脱汞催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铁化合物在混合体系A中的质量占比为0.2-0.29；钴化合物在混合体系A中的质量占比为0.04-0.12；无水乙醇在混合体系A中的质量占比为0.45-0.58；水在混合体系A中的质量占比为0.13-0.16。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3所述干燥的温度为120-150℃，时间为24-30h；焙烧的升温速率为3-6℃/min,目标温度为400-450℃，焙烧时间为6-7h。
8.一种基于权利要求1至3任一项所述的协同脱硝脱汞催化剂的应用，其特征在于，将所述催化剂装入固定床反应器中，然后同时通入NO和Hg0进行反应，用于燃煤电厂尾气处理。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述固定床反应器中，通入NO和Hg0进行反应的反应空速控制在50000h-1-70000h-1，用于温度为250-350℃之间的燃煤电厂尾气处理。
10.一种协同脱硝脱汞催化剂，其特征在于，所述催化剂由纳米粒子团聚组成，包括载体和活性组分，活性组分以非晶形结构分散在载体上；所述载体为钛化合物，钛化合物以锐钛矿的形式存在；所述活性组分包括铁和钴，铁和钴分别以铁化合物和钴化合物形式存在；催化剂中，钛酸四丁酯含量0.1mol，硝酸铁含量0.1mol，硝酸钴含量0.04mol；
...【技术特征摘要】
1.一种协同脱硝脱汞催化剂，其特征在于，所述催化剂由纳米粒子团聚组成，包括载体和活性组分，活性组分以非晶形结构分散在载体上；所述载体为钛化合物，钛化合物以锐钛矿的形式存在；所述活性组分包括铁和钴，铁和钴分别以铁化合物和钴化合物形式存在；催化剂中，钛化合物含量0.08-0.1mol，铁化合物含量0.08-0.1mol，钴化合物含量0.02-0.06mol。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述钛化合物采用摩尔浓度为0.8-1.11mol/l的二氧化钛或钛酸四丁酯中任意一种，所述铁化合物采用摩尔浓度为0.57-0.9mol/l的硝酸铁、硫酸铁或氯化铁中任意一种；钴化合物采用摩尔浓度为0.14-0.55mol/l的硝酸钴、硫酸钴或氯化钴中任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的钛化合物、铁化合物和钴化合物中，铁和钛的原子比为0.8-1.25，钴和铁的原子比为0.2-0.75。
4.基于权利要求1至3任一项所述协同脱硝脱汞催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铁化合物与所述钛化合物的用量摩尔比为0.8-1.25。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：程泽宁，刘福明，杨志勇，张建全，熊赛，王鹏，解先利，陶冶，
申请(专利权)人：新疆天池能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。