一种脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及脱硝催化剂，具体而言，涉及一种新型的SCR脱硝催化剂及其制备方法。所述催化剂以TiO2为载体成分，以V2O5、WO3、MoO3和CeO2为活性成分，拥有SO2/SO3转化率低、脱硝效率高、活性温度窗口宽、抗中毒能力强等高性能的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脱硝催化剂，具体而言，涉及一种新型的SCR脱硝催化剂及其制备方法。所述催化剂以TiO2为载体成分，以V205、WO3> MoO3和CeO2为活性成分，拥有S02/S03转化率低、脱硝效率高、活性温度窗口宽、抗中毒能力强等高性能的优点。
技术介绍
氮氧化物(包括NO、NO2, N2O简称NOx)，是当今主要的大气污染物。NOx排放到空气中易形成酸雨及光化学烟雾，破坏臭氧层和造成温室效应，严重危害自然环境和人类健康。选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前脱硝效率最高、最具市场前景的脱硝技术，已成为国际上高效控制NOx排放的首选。SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，利用还原剂(无水氨、氨水或尿素)“有选择性”地与烟气中的NOx反应生成无害的氮气和水，从而去除烟气中的NOx。SCR脱硝技术的关键是选择优良的催化剂，不同的催化剂有不同的活性温度窗口和脱硝性能，因此目前对于SCR脱硝技术的研究主要集中在制备适合的催化剂。例如中国专利CN2010101542 68.2所公开的脱硝催化剂包含二氧化钛、三氧化鹤、五氧化二fL、芳绝、纸浆棉、硬脂酸等；中国专利CN201210511327.6公开了一种脱硝催化剂的制备方法。然而现有技术中的脱硝催化剂一般只注重对氮氧化物的催化效率，而忽略了烟气中另一主要的污染物质硫氧化物(主要为302和so3)。现有技术中的脱硝催化剂so2/so3R化率一般都在0.8% -1 %，在用氨气作还原剂时，容易生成硫酸氢铵，堵塞催化剂表面和腐蚀下游设备，造成热效率下降和压降上升等问题。而我国现在燃煤电厂所用煤质均为高硫高灰，因此迫切需要能够根据烟气参数设计低S02/S03转化率的优良催化剂配方以及脱硝技术。
技术实现思路
根据上述现有技术存在的问题，本专利技术的专利技术人开发了一种新型的SCR脱硝催化齐U，所述催化剂以TiO2为载体成分，以V205、W03、Mo03和CeO2为活性成分。基于催化剂的总重量，V2O5含量不大于Iwt %，WO3含量为2 % -5wt %，MoO3含量为I % _3wt %和CeO2含量为 0.2% _lwt%，其余为 TiO20根据本专利技术的所述催化剂非必需地可以进一步包括选自玻璃纤维3-10%、硅粉3-5 %、粘土 3-10 %等辅助材料，以及塑化剂3-7 %和润滑剂3-7 %等成型剂中的一种或多种的辅助材料。基于催化剂的总重量，玻璃纤维的加入量为3-10wt%，硅粉的加入量为3-5wt%，粘土的加入量为3-10wt%，塑化剂的加入量为3-7wt%，润滑剂的加入量为3-7wt%。根据本专利技术的辅助材料的加入量应满足以下条件:1、辅助材料引入较少的碱性阳离子有害物质，可以在提高催化剂机械强度的同时，并不降低催化剂的活性；2、成型剂引入的有机化合物量较少，可以在提高蜂窝催化剂挤出成型性能的同时，不会增加烧成自燃现象，不影响制品的烧成质量。所述塑化剂选自可以改善成型性能的成型剂。本专利技术选用甲基纤维素、聚氧化乙烯、淀粉等有机化合物中的一种或多种作为塑化剂，来提高蜂窝催化剂的挤出成型性能。所述润滑剂，本专利技术选自可以减少坯体挤出摩擦阻力，具有自润滑作用的丙三醇和/或硬脂酸等成型剂，来提高蜂窝催化剂的挤出成型性能。本专利技术的另一目的在于提供一种所述SCR脱硝催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:a.将钨酸铵、钥酸铵和偏钒酸铵溶解在单乙醇胺和水中；b.将硝酸铈溶于由单乙醇胺和水中形成透明溶液，再逐渐加入步骤a中制备的溶液中，制成絮状溶液；c.将锐钛矿型细晶二氧化钛和干粉辅助材料混合搅拌，再在搅拌下，缓慢加入步骤b制备的溶液，制成粘稠状白色稠浆；d.向步骤c中制备的白色稠浆中加入成型剂，继续混合搅拌，得到湿式混合物料；e.将步骤d中配制好的湿式混合物料经过滤机和预挤出机处理，再陈腐24小时；f.将步骤e得到的陈腐好的物料放入真空挤出机通过模具挤出成型得到整体式蜂窝催化剂坯体；g.将步骤f得到的蜂窝催化剂坯体经一次干燥和二次干燥。一次干燥的条件为干燥温度为0°c -100°c、干燥湿度为10% _90%、干燥时间为150小时-300小时；二次干燥条件为干燥温度为0°c -100°c、干燥湿度为10% -50%、干燥时间:12小时-20小时。h.将干燥步骤后的蜂窝催化剂进行煅烧；煅烧条件为煅烧温度:0°C _650°C、煅烧时间为24小时-72小时。有益效果本专利技术的SCR脱硝催化剂特点是采用金属氧化物多组分复合作为活性材料，尤其是采用合理的配比三氧化钨、三氧化钥和二氧化铈的含量，在保证烟气脱硝用催化剂脱硝性能的前提下，大大降低了对于二氧化硫的吸附和氧化，拥有so2/so3R化率低、脱硝效率高、活性温度窗口宽、抗中毒能力强等高性能的优点。具体实施例方式目前一般商业催化剂，如日本触媒化成的SCR脱硝催化剂采用Iwt % V205-5wt%W03/Ti02催化剂配方。将锐钛矿型纳米氧化钛浸润上钨酸铵、偏钒酸铵活性材料，再与辅助材料和成型剂混合、练泥过滤、挤出成型，然后干燥烧成得到整体式蜂窝催化剂。该配方制得催化剂在烟气典型工况温度320-380°C下，其脱硝效率为75.8% -86.4%，但S02/S03转化率较高，在0.6% -0.89%。韩国SK烟气脱硝蜂窝催化剂，由以下重量份比的原料制成:二氧化钛60%-90%，三氧化钨3 % -9 %，五氧化二钒I % -3 %，有机粘结剂2 % -5 %、无机粘结剂10 % -20 %，玻璃纤维7% -10%，增塑剂2% -4%，水20% -40%。润滑剂2% _4%，表面活性0.1 % -1 %，中和剂3% -9%。制得催化剂其性能指标:在空速5000h-l，温度320°C _380°C内，其脱硝效率为 73.62% -83.96%, S02/S03 转化率为 0.65-0.82%根据 本专利技术的SCR脱硝催化剂中含有多种金属氧化物组分，其中V2O5为主要活性成分之一，其对SCR脱硝反应和SO2氧化反应均有很强活性，因此负载量不能过大。因此在本专利技术中V2O5含量不大于催化剂总重量的lwt%，这样既可以保证脱硝催化剂具有高的活性，又可以将so2/so3R化率控制在很低的范围内。如果V2O5含量大于lwt%，则虽然可以提高SCR脱硝效率，但S02/S03转化率会达到0.8%左右，而无法实现本专利技术的目的。所述组分WO3含量为催化剂总重量的2 % -5wt %，所述组分MoO3含量为催化剂总重量的I % -3wt %，和所述组分CeO2含量为0.2% -1wt%。所述的金属氧化物组分在此范围，可以保证脱硝催化剂具有高脱硝活性，又可以将SO2氧化率控制在较低的范围内。关于本专利技术的所述SCR脱硝催化剂的制备方法的步骤顺序并非不可变化，其中的一些步骤可以根据需要进行次序调整、删除、重复等。例如根据本专利技术的制备方法也可按照以下顺序方式进行，但并不限于此:a.首先将主材料二氧化钛和干粉辅助材料搅拌混合制成干粉混合物；b.将钨酸铵、钥酸铵和偏钒酸铵溶解在由单乙醇胺和水溶解的溶液中；c.将硝酸铈溶于单乙醇胺和水溶解的溶液中形成透明溶液，再逐渐加入步骤b中制备的溶液中，制成絮状溶液；d.然后搅拌下，将步骤c中制备得到的溶液加入步骤a的干粉混合物中，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硝催化剂，其包括作为载体成分的TiO2和作为活性成分的V2O5、WO3、MoO3和CeO2，其中基于催化剂的总重量，V2O5含量不大于1wt％，WO3含量为2％?5wt％，MoO3含量为1％?3wt％和CeO2含量为0.2％?1wt％，其余为TiO2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆祝，王利亚，周珮萱，
申请(专利权)人：易能中国环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：