一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的锰钒复合氧化物催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的锰钒复合氧化物催化剂。本发明专利技术通过简单易行的方法制备出具有低温催化活性高、氮气选择性高、操作温度窗口宽等特点的复合氧化物催化剂，适合于以燃煤电厂为代表的固定源烟气中氮氧化物的净化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的锰钒复合氧化物催化剂
本专利技术涉及一种催化剂，具体涉及一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的催化齐U，特别涉及一种用于固定源烟气中氮氧化物催化净化的锰钒复合氧化物催化剂。
技术介绍
NOx的来源分为自然源和人为源，其中自然源包括火山爆发、森林大火、雷电等自然活动产生的NOx，人为源则包括煤、石油等化石燃料燃烧以及硝酸、氮肥和染料等工业生产过程中产生的N0X。在人为源NOx排放中，以燃煤电厂烟气为代表的固定源NOx占据了大约60%的排放份额。因此，对固定源NOx进行净化处理极为重要。固定源NOx排放的控制方法，可分为燃烧前处理、燃烧过程优化以及燃烧后处理。燃烧后处理中的选择性催化还原(SCR)具有去除效率高、成本低等优点，得到较多的关注。SCR技术是指在催化剂存在的条件下，向烟气中喷入NH3、尿素或其他还原剂，使其选择性地与NOx反应生成N2,而不与O2发生非选择性氧化，从而达到降低NOx还原温度、提高NOx净化效率的目的。将NH3-SCR技术应用于固定源NOx的催化去除是20世纪70年代在日本首先发展起来的，并在美国以及欧洲等国家和地区被广泛应用。目前工业应用的催化剂为V2O5-WO3 (MoO3)/TiO2，在中温段(350-400°C )具有优异的NOx净化效率和抗SO2中毒性能。但是由于其温度窗口较高，需要安装在燃煤锅炉的空气预热器和除尘器之前。在我国，由于大多数锅炉配置了空气预热器、除尘器和脱硫装置，在现在的锅炉装置后面布置SCR系统，在工程实施上有很大困难，会带来经济上的巨大损失。并且，烟气中粉尘和SO2含量很多，容易发生粉尘对SCR催化剂的冲刷和堵塞以及大量SO2氧化生成SO3或硫酸，毒化催化剂降低催化效率并腐蚀管路，造成SCR催化剂更换频繁，增加运行成本。工业化应用的钒基催化剂除了温度窗口高之外，其操作温度窗口较窄，在烟气温度过高或过低时均会造成脱硝效率的下降，高温时还有N2O大量生成。因此，基于我国大多数燃煤工业锅炉烟气排放的特点，非常有必要开发适合我国国情的低温(< 250°C )NH3-SCR催化剂体系。
技术实现思路
为了解决现有NH3-SCR催化剂体系低温活性差、高温N2选择性低、温度窗口窄等缺点，本专利技术的目的在于提供了一种新型的锰钒复合氧化物催化剂，可用作固定源烟气脱硝NH3-SCR催化剂。本专利技术所述制备方法为沉淀法。本专利技术所述催化剂中锰元素和钒元素的摩尔比为0.2?5.0 ;本专利技术所述沉淀法包括如下步骤:(I)将锰盐、钒盐配成混合溶液；(2)在搅拌条件下加入沉淀剂，发生沉淀反应；(3)对步骤⑵得到的混合体系进行固液分离、洗涤，得到滤饼；(4)将步骤(3)得到的滤饼干燥、焙烧，即得到锰钒复合氧化物催化剂。本专利技术步骤(I)所述的锰盐为可溶性锰盐，优选氯化锰、硝酸锰、硫酸锰中的一种或至少两种的混合物，例如氯化锰，硝酸锰/硫酸锰，氯化锰/硝酸锰/硫酸锰，硝酸锰等，进一步优选硫酸锰和/或硝酸锰；所述钒盐是偏钒酸铵；进一步地，步骤(2)所述沉淀剂为碳酸钠、氨水、氢氧化钠、碳酸钾，优选碳酸钠、氨水；进一步地，步骤(3)所述固液分离为过滤、离心分离、沉淀、重力沉降或离心沉降；优选过滤、离心分离；所述过滤为抽滤、压滤、真空过滤、离心过滤、真空抽滤、膜过滤或超滤。所述过滤以不改变混合体系的固有性质为准。进一步地，步骤(3)所述洗涤采用去离子水洗涤，洗涤次数优选I?5次，进一步优选2?4次，最优选3次。进一步地，步骤(4)所述干燥为放入烘箱中进行烘干。其他干燥方式均可用于本专利技术，如自然干燥等。烘干温度优选80?120。。，例如82°C，90°C，95°C，102°C，110°C，118°C等，进一步优选90?112°C，最优选IOO0C0烘干时间优选5?36h，例如5h，8h，llh，15h，20h，28h，33h，35h等，更优选7?24h，进一步优选9?12h，最优选10h。进一步地，步骤⑷所述焙烧在马弗炉中进行。焙烧温度优选300?800°C，例如320 0C，375 0C，400 V，420 V，506 V，600 V，700 V，785 V 等，进一步优选 380 ?650 °C，最优选5000C。焙烧时间优选3?24h，例如4h，10h, 15h，18h，22h等，进一步优选4?8h，最优选5h。[0021 ] 本专利技术所述沉淀法的反应压力没有特别限定，通常优选采用常压。本专利技术具有如下优点:(I)低温活性好，适用于燃煤锅炉烟气净化；(2)操作温度窗口宽；(3)具有优异的N2生成选择性。【具体实施方式】为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下:实施例1将硝酸锰和偏钒酸铵分别溶于水中，配制Mn/V摩尔比为2的溶液并混合均匀，向该溶液中加入过量氨水溶液，并在25°C条件下连续搅拌4h，然后进行抽滤并洗涤3次得到滤饼，将滤饼放入烘箱中于100°C烘干10h，最后经马弗炉于500°C空气中焙烧5h制得粉末状催化剂。将制得的催化剂压片、研碎、过筛，取20?40目备用，称为催化剂A。实施例2将硝酸锰和偏钒酸铵分别溶于水中，配制Mn/V摩尔比为I的溶液并混合均匀，向该溶液中加入过量氨水溶液，并在25°C条件下连续搅拌4h，然后进行抽滤并洗涤3次得到滤饼，将滤饼放入烘箱中于100°C烘干10h，最后经马弗炉于500°C空气中焙烧5h制得粉末状催化剂。将制得的催化剂压片、研碎、过筛，取20?40目备用，称为催化剂B。实施例3将硫酸锰和偏钒酸铵分别溶于水中，配制Mn/V摩尔比为5的溶液并混合均匀，边搅拌边缓慢向溶液中加入过量氢氧化钠，然后进行真空过滤并洗涤4次得到滤饼，将滤饼放入烘箱中于80°C烘干36h，最后经马弗炉于800°C空气中焙烧3h制得粉末状催化剂。将制得的催化剂压片、研碎、过筛，取20?40目备用。实施例4将氯化锰和偏钒酸铵分别溶于水中，配制Mn/V摩尔比为0.2的溶液并混合均匀，边搅拌边向溶液中缓慢加入过量碳酸钠，然后进行抽滤分离并洗涤得到滤饼，将滤饼放入烘箱中于120°C烘干5h，最后经马弗炉于300°C空气中焙烧24h制得粉末状催化剂。将制得的催化剂压片、研碎、过筛，取20?40目备用。实施例5使用催化剂A，在固定床反应器上考察催化剂活性。催化剂的使用量分别为0.6ml,反应混合气的组成为:[NO] = [NH3] = 500ppm,[02] = 5%,N2作平衡气，气体总流量为500ml/min，相应空速为50，OOOh-1，反应温度75?250°C。NO和NH3及副产物N2O, NO2均利用红外气体池测定。在175°C时，NOx转化率可以达到100%，并且N2选择性也高达99 %。既有高的低温NOx去除效率，也能克服MnOx普遍的低N2选择性的问题。实施例6使用催化剂B，在固定床反应器上考察催化剂活性。催化剂的使用量分别为0.6ml,反应混合气的组成为:[NO] = [NH3] = 500ppm,[02] = 5%,N2作平衡气，气体总流量为500ml/min，相应空速为50，OOOh-1，反应温度75?2500C。NO和NH3及副产物N2O,NO2均利用红外气体池测定。在200°C时，N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固定源烟气脱硝的氨选择性催化还原氮氧化物的锰钒复合氧化物催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于固定源烟气脱硝的氨选择性催化还原氮氧化物的锰钒复合氧化物催化剂。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于制备过程中所用锰的前驱体是硝酸锰或氯化锰或硫酸锰中的至少一种，钒的前驱体是偏钒酸铵。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于以金属元素的摩尔比计，锰和钒的比例为 0.2 ?5.0。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于制备过程中以碳酸钠、氨水、氢氧化钠、碳酸钾中的一种作为沉淀剂，在搅拌条件下缓慢加入沉淀剂，然后进行抽滤和洗涤，将所得滤饼放入烘箱中于...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，连志华，刘福东，石晓燕，单文坡，张长斌，王少莘，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：