选择性催化还原反应的板状催化剂组成物与其制造方法技术

一种选择性催化还原反应的板状催化剂组成物及其制造方法。首先，混合并研磨铝金属化合物、锆金属化合物、钛金属化合物和硅金属化合物，以形成催化剂担体。接着，加入软水、锰金属化合物、铁金属化合物和铈金属化合物以进行捏拌混合，接着再加入碳化合物、无机纤维以及粘土以进行捏拌混合，而形成团料。然后，将团料辊轧于一网状金属上，依序经成型、干燥、锻烧步骤，而完成选择性催化还原反应的板状催化剂的制作。

Plate catalyst composition for selective catalytic reduction reaction and process for producing the same

Plate catalyst composition for selective catalytic reduction reaction and process for producing the same. First, the aluminum metal compound, zirconium metal compound, titanium metal compound and silicon metal compound are mixed and ground to form a catalyst supporter. Then, adding soft water, manganese metal compounds, iron metal compounds and cerium metal compounds to pinch the mixture, then add carbon compounds, inorganic fiber and clay by kneading mixed, and the formation of conglomerates. Then, the conglomerates roll on a metal mesh, sequentially after molding, drying and calcination steps, making complete plate type catalysts for selective catalytic reduction reaction.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种板状催化剂组成物及其制造方法，特别是有关于利用选择性催化还原反应(Selective Catalytic Reduction ；SCR)的板状催化剂组成物与其制造方法。
技术介绍
在一贯作业钢厂或火力发电厂中，会产生大量氮氧化物,而氮氧化物为大气中的主要污染源，会严重危害人体健康。为要清除氮氧化物，已知技术发展出利用氨作为主要还原剂的脱硝技术，亦称为选择性催化还原法。已知的高温选择性催化还原反应的催化剂主要有蜂巢状与板状两种型式。蜂巢状的催化剂的配置是利用含浸方式来进行，其是将钒酸铵等铵化合物溶于水中而配制成水溶液，以利于将其中的主成份均匀地含浸于担体上。但因钒酸铵不易溶于水，故不易调配出最适宜的钒氧化物浓度，因而影响蜂巢状的催化脱硝能力。另一方面，由于一贯作业的钢厂所产生的废气夹带有飞灰，为要避免飞灰中的重金属或碱金属累积于SCR催化剂上，毒化SCR催化剂，而影响其脱硝效率，因而需采用废气容易流经且飞灰不易累积的板状催化剂，且板状催化剂的附着强度必须要能够承受废气的冲击。因此，已知配置蜂巢状SCR催化剂所使用的含浸方式并不适用于制造板状SCR催化剂。此外，由于已知的SCR催化剂是属于高温催化剂，其必须在30(T40(TC的高温下进行，方能达到高脱除率，故需对小于150°C的制程末端所产生的废气加热，徒增能量的耗费，因而增加生产成本。另对于燃煤锅炉而言，SCR反应器是置于除尘器和脱硫装置之前，当于高温下进行时，会缩短催化剂寿命，并增加脱硝反应器维护的成本。因此，需发展出一种可于低温(小于150°C )进行反应的SCR催化剂，以减少将置于制程末端的脱硝反应器的温度提升至300至400°C所需耗费的燃料费用，并延长SCR催化剂的寿命。此外，为避免烧结工场中的脱硝反应器因飞灰而堵塞，亦需采用板状SCR催化剂。针对进行脱硝反应的低温SCR催化剂，已知技术以锰(Mn)系列低温SCR催化剂为主，铜(Cu)系列低温SCR催化剂为副。此外，亦有采用含浸碱金属的活性碳来进行氮氧化物的吸附作用。由于铜会促进烧结工场的戴奥辛再次生成，不利于戴奥辛的脱除，故不被应用于烧结工场中。以下说明锰系列低温SCR催化剂的制作。已知技术是使用含浸法或共同沉淀法来进行锰系列低温SCR催化剂的配制，其所使用的锰原料为硝酸锰或醋酸锰。无担体或具担体的锰系列低温SCR催化剂已知技术是以醋酸锰与高锰酸钾混合配制成无担体的锰催化剂，因其具无晶体相(Amorphous)且高比表面积(50至150m2/g)，故在空间流量为470001^-1且反应温度为80°C时，其脱硝效率可达98%，而当反应温度为100°C至150°C时，其脱硝效率可达100%。然而，当有二氧化硫和水的存在且反应温度为80°C时，其脱硝效率会降至73%。又一已知技术是以氧化锰(MnOx)附着于不同担体来进行SCR催化剂脱硝效率的测试，每种催化剂内的锰金属化合物的重量百分比均为20%，其中以氧化锰附着于氧化钛(TiO2)与氧化铝(Y-Al2O3)的两种担体较佳。然而，氧化锰是无晶体相，其脱硝效率优于呈晶体相(Crystalline)的脱硝效率。在空间流量为^OOOhr—1，且反应温度为100°C至200°C的条件下，其脱硝效率是95%至100%。此外，若通入二氧化硫和水分子，对于附着于氧化钛担体的锰催化剂脱硝效率仅有些许的影响。具有铈金属(Ce)担体或具有铈金属与氧化钛担体的锰系列低温SCR催化剂已知技术将铈金属加入锰系列低温SCR催化剂是因为:铈金属可藉由Ce+4与Ce+3的氧化还原反应来进行储存与释放氧气，且铈金属可促进一氧化氮(NO)进行氧化反应以生成二氧化氮(NO2)，而提升SCR催化剂的脱硝效率，其中锰金属化合物/ (锰金属化合物和铈金属化合物)摩尔比值为0.4。在空间流量为42000111*-1且反应温度为150°C的条件下，其最佳脱硝效率为95%，而其主要生成产物为氮气。已知技术是利用将氨(NH3)吸附于SCR催化剂表面的路易斯酸(Lewis Acid)上的过程中会与一氧化氮或亚硝酸(Nitrite)反应，来产生NH2NO,再裂解为氮气或水分子。又一已知技术是将铈金属与锰金属附着于氧化钛担体上，来进行SCR催化剂脱硝效率的测试，其中催化剂内锰金属化合物的重量百分比为10%。在锰金属化合物/(锰金属化合物和铈金属化合物)摩尔比值是0.4，且反应温度为120°C的条件下，当空间流量是由7000hr^调高至42000111-1且脱硝效率由98%降约90%时，其仍具不错的脱硝效率。此外，具有铈金属与氧化钛担体的锰系列低温SCR催化剂对于二氧化硫与水分子具有不错的抗阻性。具有铁 金属(Fe)与具有氧化钛担体的锰系列低温SCR催化剂已知技术是将铁金属加入具有氧化钛担体的锰系列低温SCR催化剂，以在低温下增加锰系列低温SCR催化剂的催化脱硝效率，其中锰金属化合物/铁金属化合物摩尔比值为1、反应温度为120°C，且脱硝效率最佳。当空间流量为ISOOOhr—1时，其脱硝效率可达100%。此外，加入铁金属可增加锰系列低温SCR催化剂对于二氧化硫与水分子的抗阻性，其影响具有可逆性。具有活性碳(AC)与陶瓷或具有活性碳纤维(ACF)的锰系列低温SCR催化剂已知技术是因活性碳具高比表面积与化学稳定性，而将活性碳加入担体中。在配制具有活性碳与陶瓷的锰系列低温SCR催化剂时，先将PF树酯作为活性碳来源，并将活性碳附着于陶瓷上，再进行含浸与超音波震荡步骤，以将锰与其它金属化合物均匀附着于活性碳和陶瓷上，其中锰金属含量是8重量百分比，反应温度是100°C。当空间流量是IOeOOhr'具有活性碳与陶瓷的锰系列低温SCR催化剂脱硝效率为约30%。然而，在加入铈金属后，其脱硝效率可提升至78% ;当温度调整至150°C至250°C，其脱硝效率可大于90% ；当加入铁金属后，亦可提高对二氧化硫毒化的抗阻性。又一已知技术是利用活性碳纤维作为活性碳来源。首先，预先烘干活性碳纤维，再进行含浸步骤，以将活性碳纤维含浸于硝酸锰或硝酸铈水溶液中，其是以I克(g)的活性碳纤维含浸于20毫升(ml)的水溶液中。相较于硝酸锰水溶液或硝酸锰与硝酸铈的水溶液，含浸于硝酸铈水溶液具有较佳的脱硝效率，在反应温度介于120°C至250°C的条件下，当空间流量为20000111*-1时，其脱硝效率保持于85%。以下说明含浸碱金属的活性碳的制作。已知技术是利用活性碳作为还原剂、催化剂或催化剂担体。在探讨原残存在活性碳表面或于活性碳加入不同无机物质的功效时，已知技术发现钾(K)金属具有作为催化剂的潜力。在以活性碳进行吸附一氧化氮作用时，由所得的结果可知:钾金属具催化功能，并且活性碳的BET比表面积是与脱除一氧化氮的活性相关。意即，当活性碳含浸于氢氧化钾(KOH)时，可提升氮氧化物的吸附能力。又一已知技术是将活性碳进行氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(NaCO3)与氢氧化钾等碱金属水溶液的含浸步骤后，再进行吸附一氧化氮作用，其中以氢氧化钾的效果最佳。在无通入氧气且反应温度为160度时，含浸氢氧化钾的活性碳的吸附能力为5.87毫摩尔氮氧化物/克碳化合物(mol N0x/g-AC)，而含浸氢氧化钠或碳酸钠的活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，包含：担体，由铝金属化合物、锆金属化合物、钛金属化合物和硅金属化合物组成；锰金属化合物；促进剂，由铁金属化合物和铈金属化合物组成；碳化合物；无机纤维；以及粘土。

【技术特征摘要】
2012.07.13 TW 1011253981.一种选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，包含: 担体，由铝金属化合物、锆金属化合物、钛金属化合物和硅金属化合物组成； 猛金属化合物； 促进剂，由铁金属化合物和铈金属化合物组成； 碳化合物； 无机纤维；以及 粘土。2.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述铝金属化合物为三氧化二铝；所述锆金属化合物是选自于由氧化锆氧化物、硝酸锆以及上述的任意组合所组成的一族群；所述钛金属化合物是选自于由二氧化钛氧化物、偏钛酸以及上述的任意组合所组成的一族群；所述硅金属化合物为氧化硅氧化物。3.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述铝金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于5wt%至30wt%之间；所述锆金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于5被％至25wt%之间；所述钛金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于20wt%至47wt%之间；所述娃金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是·实质介于5wt%至25wt%之间。4.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述铝金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于7被％至10被％之间；所述锆金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于6wt%至10wt%之间；该钛金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于20被％至33wt%之间；该硅金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于8wt%至12wt%之间。5.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述锰金属化合物是选自于由醋酸锰、硝酸锰以及上述的任意组合所组成的一族群；所述铁金属化合物是选自于由硝酸铁、氯化亚铁以及上述的任意组合所组成的一族群；所述铈金属化合物为硝酸铈。6.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述锰金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于20wt%至45wt%之间；所述铁金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于5wt%至20wt%之间；其中所述铈金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于5wt%至20wt%之间。7.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述锰金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于21被％至26被％之间；所述铁金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于9wt%至13wt%之间；其中所述铈金属化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于5wt%至8wt%之间。8.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述碳化合物是选自于由活性碳、褐煤以及上述的任意组合所组成的一族群；所述无机纤维包含有含铝与硅氧化物；数十个粘土是包含有含铝与硅氧化物。9.如权利要求1所述的选择性催化还原反应的板状催化剂组成物，其中所述碳化合物于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于2被％至10被％之间；所述无机纤维于该选择性催化还原反应的板状催化剂组成物中的含量是实质介于5wt%至15wt%之间；所述粘土于该选择性催化还原反应的板状...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨其伟，陈吉良，黄新喜，
申请(专利权)人：中国钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：