一種脫硝催化劑及其制備方法
【專利摘要】一種脫硝催化劑及其制備方法屬于無機催化劑煙氣脫硝領(lǐng)域，涉及一種SCR煙氣脫硝催化劑及其制備方法。SCR煙氣脫硝催化劑，包括載體和催化活性組分。所述催化劑以超微孔高比表面Al2O3為載體，以氧化銅為催化劑活性組分，且活性組分氧化銅的含量分子比為1~3%。采用的制備方法是將載體超微孔高比表面Al2O3浸漬于銅鹽的乙醇溶液中制備催化劑的活性組分。上述SCR煙氣脫硝催化劑具有廉價、無毒、高效、制備方法簡易的特點。以甲烷（CH4）為還原劑，在400~600°C溫度區(qū)間都有較好的脫硝活性，且反應(yīng)溫度高于600°C時，NO的轉(zhuǎn)化率達到100%。
【專利說明】一種脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種脫硝催化劑及其制備方法，屬于煙氣脫硝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種脫硝效率高、成本低廉、工藝簡單、環(huán)保且不會造成二次污染的SCR煙氣脫硝催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]NOx是大氣中常見的污染物之一，NOx作為一次污染物，本身會對人體健康產(chǎn)生危害，它可刺激人的眼、鼻、喉和肺部，容易使人患上呼吸系統(tǒng)疾病。更為嚴重的是，NOx還會產(chǎn)生多種二次污染，諸如酸雨和光化學(xué)污染等。
[0003]隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗和環(huán)境污染日益嚴重，而我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，使NOx排放量居高不下。根據(jù)環(huán)境保護部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011年我國氮氧化物排放量2404萬t，與2010年相比上升了 5.73%，氮氧化物治理迫在眉睫。其中，燃煤電廠、工業(yè)窯爐、機動車氮氧化物排放量分別占氮化物總排放量的35%~40%、20%和30%，是我國3大氮氧化物排放來源，也是今后我國脫硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的3大主要市場。為控制氮氧化物排放，國家氮氧化物排放政策標準日趨嚴格。2011年7月國務(wù)院發(fā)布的《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，明確提出了 “十二五”氮氧化物減排10%的嚴格指標。
[0004]選擇性催化還原(selective catalytic reduction, SCR)煙氣脫硝技術(shù)，因其脫硝率高(可達80%以上)、技術(shù)成熟，是當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。催化劑是SCR煙氣脫硝技術(shù)的核心，其組成、結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)的整體脫硝效果。目前，主要應(yīng)用于SCR過程的商業(yè)催化劑是V205/Ti02基催化劑。此種催化劑的核心技術(shù)大多被國外企業(yè)或研發(fā)機構(gòu)所壟斷，其組分釩材料所具有的毒性還有可能造成二次污染，同時由于催化劑載體銳鈦礦TiO2易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化和成本較高等原因，限制了 V205/ Τ?02催化劑的廣泛應(yīng)用。因此 ，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的廉價、無毒、高效、易制備的SCR煙氣脫硝催化劑具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明一種脫硝催化劑及其制備方法，目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難以解決的問題，從而公開一種脫硝效率高、成本低廉、工藝簡單、環(huán)保且不會造成二次污染的SCR煙氣脫硝催化劑及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的一種脫硝催化劑，其特征在于是一種載體為超微孔高比表面Al2O3,活性組分為氧化銅的其中氧化銅含量分子比為廣3 %的SCR煙氣脫硝催化劑。
[0007]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
步驟一超微孔高比表面氧化鋁的制備:按照(2-50)鋁源:(1-30)有機羧酸:(10-120)無機酸:(5-50)乙醇:(1-10)去離子水:1.0表面活性劑的摩爾配料比，將表面活性劑、有機羧酸以及無機酸溶解在濃度大于95 %的乙醇溶液中，并在攪拌下同時加入鋁源，保持體系溫度為20-60°C，連續(xù)攪拌6-24小時，隨后將反應(yīng)混合物倒入培養(yǎng)皿中于30-80°C溫度下?lián)]發(fā)乙醇和水，時間為48-72小時，最后于400-800°C下焙燒5_10小時，制得超微孔高比表面的A1203材料；
步驟二活性組分浸潰液的制備:將相對于氧化鋁分子比廣3 %銅鹽溶于無水乙醇中直至完全溶解；
步驟三活性組分的負載^fAl2O3載體浸潰于銅鹽的無水乙醇溶液中，浸潰結(jié)束后，自然晾干或烘干、放于馬弗爐內(nèi)焙燒，溫度400 ° C~600 ° C，f 4 h，即制得催化劑成品，將SCR煙氣脫硝催化劑加熱到400 ° C飛00 ° C，通入含NOx的待處理煙氣，脫硝轉(zhuǎn)化率隨溫度的增加而提高，當(dāng)溫度超過600° C時，NO的轉(zhuǎn)化率達到100%。
[0008]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，其分子式為:C12H250(C2H40)nH,其中:n = 3-9ο
[0009]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用鋁源為異丙醇鋁、仲丁醇鋁、偏鋁酸鈉、硝酸鋁、氯化鋁或硫酸鋁。
[0010]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用無機酸為鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸。
[0011]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用有機羧酸為水楊酸、檸檬酸、冰醋酸、蘋果酸、葡萄糖酸或月桂酸。
[0012]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟三中的干燥方式可為自然晾干時間為24~48h。
[0013]上述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟三中的干燥方式為烘干時，為鼓風(fēng)干燥箱干燥，溫度 60° C~120° C，l(T20h。
[0014]上述一種脫硝催化劑的制備方法其特征在于所述的銅鹽為銅的硫酸鹽、鹽酸鹽或硝酸鹽。
[0015]
本發(fā)明一種脫硝催化劑及其制備方法的優(yōu)點及能達到的技術(shù)效果為:
本發(fā)明所制備的催化劑制備方法簡單、原料廉價易得且對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染，當(dāng)反應(yīng)溫度大于400° C時，以甲烷(CH4)為還原劑的脫硝轉(zhuǎn)化率隨溫度的增加而明顯提高，當(dāng)溫度超過600° C時，NO的轉(zhuǎn)化率達到100%。
【具體實施方式】
[0016]以下通過實施例更進一步地描述本發(fā)明。所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0017]實施方式I
將4g脂肪醇聚氧乙烯醚和1.2g檸檬酸加入到60mL含4.0g 12M鹽酸的乙醇溶液中，在室溫下攪拌使表面活性劑完全溶解，向體系中同時加入0.03mol異丙醇鋁，于35V攪拌24小時后，將反應(yīng)混合物倒入培養(yǎng)皿中于55°C處理48小時。最后將樣品在400°C焙燒5小時，得到A1203超微孔材料。
[0018]將0.108g Cu (N03) 2.3H20溶于?.5ml無水乙醇中直至完全溶解。
[0019]將1.53 g超微孔高比表面A1203載體浸潰在配制好的硝酸銅浸潰溶液中，取出自然晾干48 h后，經(jīng)馬弗爐500° C焙燒3 h，即得催化劑成品。[0020]催化劑的活性測試方法
將0.3g過50目篩后的催化劑裝入反應(yīng)管中，溫度由管式電阻爐進行程序控制?；旌蠚怏w模擬煙氣，由相應(yīng)的鋼瓶提供。相應(yīng)混合氣體所占的比例(體積分數(shù))為:nNQ = 2180ppm,Iiai4 = 2050 ppm，剩余氣體采用氦氣作為平衡氣，氣態(tài)空速為75001^-10000 h'分析出口氣體NO含量并計算脫硝效率X:
【權(quán)利要求】
1.一種脫硝催化劑，其特征在于是一種載體為超微孔高比表面Al2O3,活性組分為氧化銅的其中氧化銅含量分子比為廣3 %的SCR煙氣脫硝催化劑。
2.權(quán)利要求1所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一超微孔高比表面氧化鋁的制備:按照(2-50)鋁源:(1-30)有機羧酸:(10-120)無機酸:(5-50)乙醇:(1-10)去離子水:1.0表面活性劑的摩爾配料比，將表面活性劑、有機羧酸以及無機酸溶解在濃度大于95 %的乙醇溶液中，并在攪拌下同時加入鋁源，保持體系溫度為20-60°C，連續(xù)攪拌6-24小時，隨后將反應(yīng)混合物倒入培養(yǎng)皿中于30-80°C溫度下?lián)]發(fā)乙醇和水，時間為48-72小時，最后于400-800°C下焙燒5_10小時，制得超微孔高比表面的A1203材料； 步驟二活性組分浸潰液的制備:將相對于氧化鋁分子比廣3 %銅鹽溶于無水乙醇中直至完全溶解； 步驟三活性組分的負載^fAl2O3載體浸潰于銅鹽的無水乙醇溶液中，浸潰結(jié)束后，自然晾干或烘干、放于馬弗爐內(nèi)焙燒，溫度400 ° C~600 ° C，f 4 h，即制得催化劑成品，將SCR煙氣脫硝催化劑加熱到400 ° C飛00 ° C，通入含NOx的待處理煙氣，脫硝轉(zhuǎn)化率隨溫度的增加而提高，當(dāng)溫度超過600° C時，NO的轉(zhuǎn)化率達到100%。
3.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚，其分子式為:C12H250(C2H40)nH，其中:n = 3-9。
4.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采.用鋁源為異丙醇鋁、仲丁醇鋁、偏鋁酸鈉、硝酸鋁、氯化鋁或硫Ife招。
5.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用無機酸為鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸。
6.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟一中制備超微孔高比表面氧化鋁所采用有機羧酸為水楊酸、檸檬酸、冰醋酸、蘋果酸、葡萄糖酸或月桂酸。
7.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟三中的干燥方式可為自然晾干時間為24~48h。
8.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述的步驟三中的干燥方式為烘干時，為鼓風(fēng)干燥箱干燥，溫度60° C~120° C，l(T20h。
9.按照權(quán)利要求2所述一種脫硝催化劑的制備方法其特征在于所述的銅鹽為銅的硫酸鹽、鹽酸鹽或硝酸鹽。
【文檔編號】C01F7/02GK103464156SQ201310409839
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】李瑞豐, 李永峰, 陳佳琪, 馬靜紅, 蘇嬌嬌, 潘大海, 于峰, 王曉燕, 王萬緒, 楊效益, 宋鵬, 王國勇, 邰秀梅, 李國晉 申請人:太原理工大學(xué)