本发明专利技术涉及一种催化剂载体以及由此制得的电厂烟气ＳＣＲ脱硝催化剂及其制备方法。采用紫泥陶土和锐钛矿型ＴｉＯ↓［２］构成载体：ＴｉＯ↓［２］含量为５０～９９重量％，紫泥陶土含量为１～５０重量％，催化剂载体还可以包括活性炭、ＣａＳＯ↓［４］及氨型Ｙ分子筛，含量分别占总催化剂载体含量的０～２０重量％。催化剂活性成分包括：Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］，占催化剂的１．０～６．０重量％；ＷＯ↓［３］，占催化剂的４．０～１０．０重量％，还可以包括：ＭｏＯ↓［３］，占催化剂的０～９．０重量％；ＣｅＯ↓［２］，占催化剂的０～２．０重量％。该催化剂工作温度为２００～５００℃，具有高催化活性和大的比表面积，抗毒害能力强，长期运行几乎无失活现象，对水蒸气和二氧化硫不敏感。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于火电厂烟气SCR脱硝的催化剂，所述催化剂具有改进 的催化剂载体，以及制备所述催化剂的方法。本专利技术的脱销催化剂能够广泛应 用于电力以及相关企业烟气选择性催化脱硝等能源环保工业领域。
技术介绍
氮氧化物是大气的主要污染物之一。通常所说的氮氧化物有多种不同形式，如N20、 NO、 N02、 N203、 N204、 ^05等，其中NO和N02所占比例最大，是 重要的大气污染物。我国能源构成以煤为主，在动力燃料中，含硫量属于高、 中档的煤、油占有相当的比例。在国民经济持续稳定增长的形势下，能源开发 利用与环境保护之间的矛盾尤为突出。近年来，随着我国产业结构由粗放型向 集约型的转变和能源消费结构的优化调整，能源消耗排放N(X不断增加的趋势 有所缓解，但是，NOx排放的行业、燃料及地区分布上均极为不平衡的特征并 没有根本改变。排放NOx较多的经济行业仍然是工业、电力和交通运输部门， 占排放总量的卯％以上，电力工业又是我国的燃煤大户，火电厂是NOx的主要 来源之一，"十一五"期间，我国经济仍将快速发展，能源需求旺盛。据预测，到 2010年，我国煤炭消耗将达到16.9亿-19.9亿吨；到2020年，原煤消耗将达到 20.5亿 29.0亿吨，燃煤产生的NOx将急剧增加。根据国务院审议通过的电力工 业"十一五"发展规划，"十一五"期间规划开工火电项目1.41亿千瓦，按照现有 的NOx控制政策，初歩测算2010年NOx排放量将达850万吨左右。我国NOx 排放量和大气NOj农度的快速增加，将使我国大气污染的性质发生根本性的变 化，大气氧化性增加，从而导致一系列的城市和区域环境问题，对人体健康和生态环境构成巨大的威胁，N(X控制任务相当艰巨。目前控制燃煤锅炉N(X排放的技术主要有低N(X燃烧技术和烟气脱硝技术 两大类。低NCX燃烧技术具有系统简单、投资少等优点，但一般情况下最多只 能降低NO,排放量的50。/。。随着环境保护标准的日益严格，对NO、的排放标准 越来越高，仅采用低NOx燃烧技术还不够，还需考虑再采用其他高效脱硝技术。 选择性催化还原脱硝技术能降低NOx排放量达80%以上，无二次污染，将成为今后我国火电厂燃煤脱硝技术的主流。选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝原理是在一定的温 度和催化剂的作用下，还原剂有选择地把烟气中的NCX还原为无毒无污染的N2 和1120。还原剂可以是碳氢化合物(如甲垸、丙烯)、氨、尿素等，工业应用的 主要是氨，其次是尿素。以氨为还原剂的SCR反应如下。4甜3 + 4脂+ <92——> 47V2 + 6//2C 4層3 + 2M92 + <92——> 3 W2 + 6 ，上面的第一个反应是主要的，冈为烟气中几乎95%的NOx以NO的形式存 在。在没有催化剂的情况下，上述化学反应只在很窄的温度范围内(98(TC左右) 进行，即选择性非催化还原(SNCR)。通过选择合适的催化剂，反映温度可以 降低，并且可以扩展到适合电厂实际使用的2卯 43(TC范围。催化剂有贵金属催化剂和普通金属催化剂之分。贵金属催化剂由于和SOx 反应，并且昂贵，实际上不予采用。普通催化剂效率不是太高，也比较贵，并 且要求较高的温度G00 40(TC)。最常用的金属基催化剂含有氧化钒、氧化钛、 氧化钼、氧化钨等。目前工业中应用最多的SCR催化剂大多以Ti02为载体，以V205或 V,05-W03、 V20s-Mo03为活性成分。其中Ti02具有较高的活性和抗S02性能；￥205是最重要的活性成分，具有较高的脱硝效率，但同时也促进S02向SOg的 转化；另一种活性材料W03的添加，有助于抑制S02的转化；其他的活性材料还有Mo、 Cr等，它们可起到助催化剂及稳定剂的作用。 一般V的负载量低于 1% 1.5%，而W03和Mo03的负载量分别为10%和6%左右。经证明，上述催化 剂具有较高的耐久性和很好的反应活性，但对二氧化硫和水蒸汽比较敏感，并 且催化剂被烟气中的粉尘磨损、阻塞以及受砷、碱金属等物质的毒害，失活较 为严重。因此，开发一种高效、耐磨损、不受砷、碱金属等物质的毒害的脱硝 催化剂是选择性催化还原NOx控制技术迫切需要解决的问题。为了解决催化剂的抗侵蚀性，可以在催化剂中加入无机盐、硅藻土和玻璃 纤维等，例如US53911530A公开了将挤出的Ti02/V205/W03SCR蜂窝状的前驱 体进入到磷酸铝的溶液中，随后进行热处理来提高催化剂的抗侵蚀性能； US5198403公开了一种含有锐钛矿的1102及玻璃纤维和无碱的粘土挤出的SCR 催化剂载体，虽然没有提及强度和抗腐蚀性能，但是很显然，玻璃纤维的加入 可以改善陶瓷结构的强度和硬度；US4284530A专利中公开了用硅藻土作为填料 以及作为催化剂的多孔材料，其披露了一种至少含有85wtM硅藻土的SCb氧化 催化剂。
技术实现思路
采用紫泥陶土和锐钛矿型Ti02—起构成新型的催化剂载体， 本专利技术的任务在于确定一种得到具有改善的抗磨损或侵蚀性能，且不受砷、 碱金属等物质毒害的脱硝催化剂，从而提高了所述的催化剂在暴露于烟道气的 过程中的使用寿命，以及制备该催化剂的方法。本专利技术的任务通过采用紫泥陶 土和锐钛矿型Ti02—起构成新型的催化剂载体而得以解决。本申请的专利技术人经过研究令人惊奇地发现，采用紫泥陶土和锐钛矿型Ti02-一起构成新型的催化剂载体，其中Ti02含量占总载体含量的50 99重量％，紫泥陶土含量占总载体含量的1 50重量％，催化剂的活性成分包括占催化剂总重量1.0 6.0重量％的V2Os，和占催化剂总重量4.0 10.0重量％的WCb，具有上述组成的催化剂的性能得到显著改善，催化剂的强度大大增加，抗烟气中的 粉尘磨损和阻塞能力显著提高，比表面积一般在100 300mVg，抗砷、碱金属等 物质的毒害能力也显著增强，长时间运行几乎不发生失活现象。在本专利技术催化剂中所述紫泥陶土的主要成分为水云母，并含有不等量的高 岭土、石英、云母屑及铁质等，且优选所述紫泥陶土在用于催化剂制备之前应 先经过粉碎并经过60目筛过滤。所述催化剂载体的组成优选还可以包含活性炭、CaS04及氨型Y分子筛， 其含量分别占总催化剂载体含量的0 20重量％。所述催化活性物质还可以包含占催化剂总重量0 9.0重量％的Mo03和占 催化剂总重量0 2.0重量％的Ce02。该催化剂具有很高的催化活性和大的比表面积，可广泛的应用于电厂烟气 中的氮氧化物的选择性催化还原，本专利技术催化剂催化还原过程中存在如下的化 学反应4愿3 + 47V6> + (92——> 4#2 + 6//2(94纽3 + 2脂2 + (92——> 3tV， + 6//2(9 67V(92 + 8服3——> 7 W2 +12//2(9 6M9 + 4鼎3——> 5 W2 + 6//2(9本专利技术还提供一种高效、高强度、耐磨损、抗毒化的用于电厂烟气选择性催化还原(SCR)脱硝的催化剂及其制备方法，包括以下步骤a、 按照摩尔比为4 20: 1 6: 2 16准备无水乙醇、钛酸四丁酯和硝酸，硝 酸的浓度为0.4 lmol本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电厂燃煤烟气选择性催化还原脱硝的催化剂，其包括催化剂载体和催化活性物质，其中的催剂载体含有： ①５０～９９重量％的ＴｉＯ↓［２］，以总的催化剂载体重量计； ②１～５０重量％的经粉碎的紫泥陶土，以总的催化剂载体重量计； 其中催化活性物质包括： ①１．０～６．０重量％的Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］，以总的催化剂重量计； ②４．０～１０．０重量％ＷＯ↓［３］，以总的催化剂重量计。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙克宁，周晓亮，刘立敏，邵延斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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