一種偏鈦酸scr脫硝催化劑及其制備方法
【專利摘要】本申請屬于催化劑領域，尤其涉及一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑及其制備方法。本申請?zhí)峁┑钠佀酳CR脫硝催化劑，由鈦源、釩源和水的混合物經(jīng)過煅燒制得；所述鈦源包括偏鈦酸；所述鈦源和釩源的質量比為35～75∶0.1～5。本申請?zhí)峁┑腟CR脫硝催化劑在制備過程中添加了偏鈦酸，從而提高了SCR脫硝催化劑制品的比表面積，進而提高了采用該SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝時的脫硝效率。實驗結果表明，本申請?zhí)峁┑腟CR脫硝催化劑的比表面積大于90m2/g，采用該SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝時，脫硝效率高于85％。
【專利說明】一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于催化劑領域，尤其涉及一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 目前NH3選擇性催化還原脫除NOx的方法（SCR)以效率高、技術成熟等特點，在國 內外得到廣泛應用，所采用的催化劑主要為￥20 5/1102基催化劑。由于燃煤煙氣具有高塵量 和高流量的特點，工業(yè)脫硝催化劑通常為結構化形式，包括蜂窩式、板式和波紋式。由于板 式催化劑具有抗塵能力強的特點，更適合我國燃煤煙氣多灰的狀況。與蜂窩式相比，板式催 化劑的通道大，壓降低，抗中毒能力強，同時由于具有金屬骨架而強度較高，但由于其單位 比表面積的活性組分少，因此催化劑用量較大。在催化劑的制備過程中，載體性質、活性組 分和成型助劑使用量的變化等都會對催化劑的活性和機械性能有影響。其中，載體主要是 承載活性組分和助催化劑，其物理化學性質決定著活性組分在催化劑表面的分散性和穩(wěn)定 性，進而影響整體式SCR脫硝催化劑的脫硝活性。
[0003] SCR脫硝催化劑制備過程中，最常用的載體為鈦白粉（TiO2)，但目前使用鈦白粉作 為載體制得的SCR脫硝催化劑存在著比表面積小、脫硝效率低的問題。


【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑及其制備方法，本 發(fā)明提供的偏鈦酸SCR脫硝催化劑比表面積大，脫硝效率高。
[0005] 本發(fā)明提供了一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑，由鈦源、釩源和水的混合物經(jīng)過煅燒 制得；所述鈦源包括偏鈦酸；所述鈦源和釩源的質量比為35?75 :0. 1?5。
[0006] 優(yōu)選的，所述鈦源還包括二氧化鈦。
[0007] 優(yōu)選的，所述偏鈦酸和二氧化鈦的質量比為20?60 :35?5。
[0008] 優(yōu)選的，所述釩源為偏釩酸銨。
[0009] 優(yōu)選的，所述混合物還包括鎢源和/或鑰源。
[0010] 優(yōu)選的，所述鎢源為偏鎢酸銨；所述鑰源為七鑰酸銨。
[0011] 優(yōu)選的，所述混合物還包括潤滑劑、增稠劑、纖維骨架材料和堿中的一種或多種。
[0012] 優(yōu)選的，所述混合物的含水量為20?50wt %。
[0013] 本發(fā)明提供了一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：
[0014] a)、將鈦源、釩源和水混合，得到混合物；
[0015] 所述鈦源包括偏鈦酸；
[0016] b)、所述混合物進行煅燒，得到偏鈦酸SCR脫硝催化劑。
[0017] 優(yōu)選的，所述煅燒的溫度為400?600°C ;所述煅燒的時間為6?8h。
[0018] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑及其制備方法。本發(fā) 明提供的偏鈦酸SCR脫硝催化劑，由鈦源、釩源和水的混合物經(jīng)過煅燒制得；所述鈦源包括 偏鈦酸；所述鈦源和釩源的質量比為35?75 :0. 1?5。本發(fā)明提供的SCR脫硝催化劑在 制備過程中添加了偏鈦酸，從而提高了 SCR脫硝催化劑制品的比表面積，進而提高了采用 該SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝時的脫硝效率。實驗結果表明，本發(fā)明提供的SCR脫硝催 化劑的比表面積大于90m2/g，采用該SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝時，脫硝效率高于85%。

【具體實施方式】
[0019] 下面對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0020] 本發(fā)明提供了一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑，由鈦源、釩源和水的混合物經(jīng)過煅燒 制得；所述鈦源包括偏鈦酸；所述鈦源和釩源的質量比為35?75 :0. 1?5。
[0021] 本發(fā)明提供的偏鈦酸SCR脫硝催化劑由鈦源、釩源和水的混合物經(jīng)過煅燒制得。 其中，所述鈦源包括偏鈦酸。在本發(fā)明，制備上述混合物時使用的偏鈦酸優(yōu)選為偏鈦酸固體 粉末，所述偏鈦酸固體粉末的比表面積優(yōu)選為大于200m 2/g，更優(yōu)選為227. 15?250m2/g。 所述偏鈦酸固體粉末的來源可以是市售的，也可以按照以下步驟制備得到：
[0022] 偏鈦酸和水混合，混合得到的偏鈦酸溶液依次經(jīng)過過濾洗滌和離心，得到偏鈦酸 濾餅。所述偏鈦酸濾餅經(jīng)過依次粉碎和干燥，得到偏鈦酸固體粉末。其中，所述偏鈦酸溶液 的質量濃度優(yōu)選為10?2〇 wt%，更優(yōu)選為13?15wt%。所述偏鈦酸濾餅的含固量優(yōu)選為 30?50wt %，更優(yōu)選為45?48wt %。
[0023] 在本發(fā)明中，所述鈦源優(yōu)選還包括二氧化鈦。在本發(fā)明，制備上述混合物時使用 的二氧化鈦優(yōu)選為二氧化鈦固體粉末，所述二氧化鈦固體粉末的比表面積優(yōu)選為300? 400m 2/g，更優(yōu)選為340?360m2/g。本發(fā)明對所述二氧化鈦固體粉末的來源沒有特別限定， 市售即可。所述偏鈦酸和二氧化鈦的質量比優(yōu)選為20?60 :35?5,更優(yōu)選為25?55 : 20?10,最優(yōu)選為35?45 :20?10。
[0024] 在本發(fā)明中，所述釩源優(yōu)選為偏釩酸銨。所述鈦源和釩源的質量優(yōu)選比為35? 75 :0· 1?5,更優(yōu)選為35?55 :0· 5?2,最優(yōu)選為40?55 :1?2。
[0025] 在本發(fā)明中，所述水的作用是控制混合物的黏稠度。所述混合物的含水量優(yōu)選為 20?50wt %，更優(yōu)選為25?35wt %，最優(yōu)選為30?35wt %。
[0026] 在本發(fā)明中，所述混合物優(yōu)選還包括鎢源和/或鑰源。所述鎢源優(yōu)選為偏鎢酸銨。 所述鎢源和鈦源的質量比優(yōu)選為1?10 :35?75,更優(yōu)選為2?5 :35?55,最優(yōu)選為3? 5 :40?55。所述鑰源優(yōu)選為七鑰酸銨。所述鑰源和鈦源的質量比優(yōu)選為1?10 :35?75， 更優(yōu)選為2?5 :35?55,最優(yōu)選為3?5 :40?55。
[0027] 在本發(fā)明中，所述混合物優(yōu)選還包括潤滑劑、增稠劑、纖維骨架材料和堿中的一種 或多種，更優(yōu)選包括潤滑劑、增稠劑、纖維骨架材料和堿。所述潤滑劑優(yōu)選為硬脂酸。所述 潤滑劑和鈦源的質量比優(yōu)選為1?10 :35?75,更優(yōu)選為2?5 :35?55,最優(yōu)選為2? 3:40?55。所述增稠劑優(yōu)選為乳酸。所述增稠劑和鈦源的質量比優(yōu)選為0.5?5:35? 75,更優(yōu)選為1?2 :35?55,最優(yōu)選為1?2 :40?55。所述纖維骨架材料優(yōu)選為玻璃纖 維。所述纖維骨架材料和鈦源的質量比優(yōu)選為〇. 5?10 :35?75,更優(yōu)選為1?3 :35? 55,最優(yōu)選為2?3 :40?55。所述堿優(yōu)選為氨水，在本發(fā)明中，在混合物中添加堿的目的 是為了調節(jié)混合物的pH值，所述混合物的pH值優(yōu)選為7. 5?10,更優(yōu)選為8?10,最優(yōu)選 為 8. 4。
[0028] 本發(fā)明提供的偏鈦酸SCR脫硝催化劑比表面積大，脫硝效率高。實驗結果表明，本 發(fā)明提供的SCR脫硝催化劑的比表面積大于90m 2/g，采用該SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝 時，脫硝效率高于85%。
[0029] 本發(fā)明提供了一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：
[0030] a)、將鈦源、釩源和水混合，得到混合物；
[0031] 所述鈦源包括偏鈦酸；
[0032] b)、所述混合物進行煅燒，得到偏鈦酸SCR脫硝催化劑。
[0033] 在本發(fā)明中，首先將鈦源、釩源和水混合。所述鈦源包括偏鈦酸，所述鈦源優(yōu)選還 包括二氧化鈦。所述偏鈦酸和二氧化鈦的質量比優(yōu)選為20?60 :35?5,更優(yōu)選為25? 55 :20?10,最優(yōu)選為35?45 :20?10。所述鈦源和水的質量比優(yōu)選為35?75 :20,更優(yōu) 選為35?55 :20,最優(yōu)選為40?55 :20。所述鈦源和釩源的質量優(yōu)選比為35?75 :0. 1? 5,更優(yōu)選為35?55 :0. 5?2,最優(yōu)選為40?55 :1?2。所述鈦源、釩源和水混合的具體 過程優(yōu)選為：
[0034] 先將鈦源和水混合。所述鈦源和水混合的方式優(yōu)選為攪拌；所述鈦源和水混合的 時間優(yōu)選為5?60min，更優(yōu)選為20?30min。然后將鈦源和水組成的混合體系和f凡源混 合。所述鈦源和水組成的混合體系和釩源混合的方式優(yōu)選為攪拌；所述鈦源和水組成的混 合體系和f凡源混合的時間優(yōu)選為5?60min，更優(yōu)選為10?20min。
[0035] 在本發(fā)明中，所述鈦源和水混合之前，優(yōu)選先將鈦源與鎢源和/或鑰源混合。所述 鎢源和鈦源的質量比優(yōu)選為1?10 :35?75,更優(yōu)選為2?5 :35?55,最優(yōu)選為3?5 : 40?55 ;所述鑰源和鈦源的質量比優(yōu)選為1?10 :35?75,更優(yōu)選為2?5 :35?55,最 優(yōu)選為3?5 :40?55。所述鈦源與鎢源和/或鑰源混合的時間優(yōu)選為5?60min，更優(yōu)選 為5?30min，最優(yōu)選為5?lOmin。
[0036] 在本發(fā)明中，所述鈦源和水組成的混合體系和釩源混合均勻后，優(yōu)選將混合得到 的混合體系與潤滑劑、增稠劑、纖維骨架材料和堿中的一種或多種混合，更優(yōu)選將混合體系 與潤滑劑、增稠劑、纖維骨架材料和堿混合。所述潤滑劑和鈦源的質量比優(yōu)選為1?10 : 35?75,更優(yōu)選為2?5 :35?55,最優(yōu)選為2?3 :40?55 ;所述增稠劑和鈦源的質量比 優(yōu)選為〇. 5?5 :35?75,更優(yōu)選為1?2 :35?55,最優(yōu)選為1?2 :40?55 ;所述纖維骨 架材料和鈦源的質量比優(yōu)選為0. 5?10 :35?75,更優(yōu)選為1?3 :35?55,最優(yōu)選為2? 3 :40?55。所述堿的添加量和混合體系的pH值相關，通過加入堿將混合體系的pH值優(yōu)選 控制在7. 5?10,更優(yōu)選為8?10,最優(yōu)選為8. 4。在本發(fā)明的某些實施例中，鈦源、釩源和 水組成的混合體系與潤滑劑、增稠劑、纖維骨架材料和堿混合的具體過程優(yōu)選為：
[0037] 先將鈦源、釩源和水組成的混合體系與堿混合。所述鈦源、釩源和水組成的混合體 系與堿混合的方式優(yōu)選為攪拌；所述鈦源、釩源和水組成的混合體系與堿混合的時間優(yōu)選 為5?60min ;更優(yōu)選為10?20min。鈦源、f凡源和水組成的混合體系與堿混合均勻后，將 鈦源、釩源、堿和水組成的混合體系與潤滑劑和增稠劑混合。所述鈦源、釩源、堿和水組成的 混合體系與潤滑劑和增稠劑混合的方式優(yōu)選為攪拌；所述鈦源、釩源、堿和水組成的混合體 系與潤滑劑和增稠劑混合的時間優(yōu)選為5?60min，更優(yōu)選為10?20min。鈦源、f凡源、堿 和水組成的混合體系與潤滑劑和增稠劑混合均勻后，將鈦源、釩源、堿、潤滑劑、增稠劑和水 組成的混合體系與纖維骨架材料混合。所述鈦源、釩源、堿、潤滑劑、增稠劑和水組成的混合 體系與纖維骨架材料混合的方式優(yōu)選為攪拌；所述鈦源、釩源、堿、潤滑劑、增稠劑和水組成 的混合體系與纖維骨架材料混合的時間優(yōu)選為5?60min，更優(yōu)選為10?20min。所述鈦 源、釩源、堿、潤滑劑、增稠劑和水組成的混合體系與纖維骨架材料混合結束后，優(yōu)選向混合 得到的混合體系中加入水。在本發(fā)明中，向混合體系中加入水的目的是對混合體系進行稀 釋，促使混合體系中的各組分混合的更加均勻。
[0038] 本發(fā)明對原料進行混合時使用的設備沒有特別限定，優(yōu)選為混煉機?；鞜挋C在原 料混合過程中對混合物進行排濕，從而控制混合物的水分含量。在本發(fā)明中，優(yōu)選將混合物 的水分含量控制在20?50wt%，更優(yōu)選控制在25?35wt%，最優(yōu)選控制在30?35wt%。
[0039] 混合結束后，對混合得到的混合物進行煅燒。所述煅燒的溫度優(yōu)選為400? 600°C，更優(yōu)選為520?600°C ;所述煅燒的時間優(yōu)選為6?8h。煅燒結束后，得到偏鈦酸 SCR脫硝催化劑。
[0040] 本發(fā)明提供的制備方法，在SCR脫硝催化劑的制備過程中添加了偏鈦酸，從而提 高了 SCR脫硝催化劑制品的比表面積，進而提高了采用該SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝時 的脫硝效率。實驗結果表明，采用本發(fā)明提供的方法制備的SCR脫硝催化劑的比表面積大 于90m 2/g，采用本發(fā)明提供的方法制備的SCR脫硝催化劑進行煙氣脫硝時，脫硝效率高于 85%。
[0041] 為更清楚起見，下面通過以下實施例進行詳細說明。
[0042] 實施例1
[0043] 制備偏鈦酸固體粉末
[0044] 50重量份偏鈦酸與水混合,制得15wt %的偏鈦酸水溶液,所述偏鈦酸水溶液依 次經(jīng)過過濾洗滌和離心后得到偏鈦酸濾餅，所述偏鈦酸濾餅的含固量為46. 24wt%。偏鈦 酸濾餅依次經(jīng)過粉碎和干燥后得到偏鈦酸固體粉末，所述偏鈦酸固體粉末的比表面積為 227. 15m2/g。
[0045] 實施例2
[0046] 將10重量份二氧化鈦（比表面積340?360m2/g)、45份重量份實施例1制得的偏 鈦酸固體粉末和3重量份七鑰酸銨投入混煉機，干混lOmin。加入20重量份去離子水，攪拌 20min。加入1重量份偏釩酸銨，攪拌20min。加入2重量份氨水，攪拌20min。加入2重量 份硬脂酸和2重量份乳酸，攪拌20min。加入2重量份玻璃纖維，攪拌20min。最后加入15 重量份去離子水，反向攪拌混勻，排濕，得到混合物。所述混合物的水分含量為30wt%，pH 值為8. 4。所述混合物在520°C下煅燒6h，得到偏鈦酸SCR脫硝催化劑。
[0047] 實施例3
[0048] 將20重量份二氧化鈦（比表面積340?360m2/g)、35份重量份實施例1制得的偏 鈦酸固體粉末和3重量份七鑰酸銨投入混煉機，干混lOmin。加入20重量份去離子水，攪拌 20min。加入1重量份偏釩酸銨，攪拌20min。加入2重量份氨水，攪拌20min。加入2重量 份硬脂酸和2重量份乳酸，攪拌20min。加入2重量份玻璃纖維，攪拌20min。最后加入15 重量份去離子水，反向攪拌混勻，排濕，得到混合物。所述混合物的水分含量為30wt%，pH 值為8. 4。所述混合物在520°C下煅燒6h，得到偏鈦酸SCR脫硝催化劑。
[0049] 實施例4
[0050] 將15重量份二氧化鈦（比表面積340?360m2/g)、40份重量份實施例1制得的偏 鈦酸固體粉末和3重量份偏鎢酸銨投入混煉機，干混lOmin。加入20重量份去離子水，攪拌 20min。加入1重量份偏釩酸銨，攪拌20min。加入2重量份氨水，攪拌20min。加入2重量 份硬脂酸和2重量份乳酸，攪拌20min。加入2重量份玻璃纖維，攪拌20min。最后加入15 重量份去離子水，反向攪拌混勻，排濕，得到混合物。所述混合物的水分含量為30wt%，pH 值為8. 4。所述混合物在520°C下煅燒6h，得到偏鈦酸SCR脫硝催化劑。
[0051] 對比例
[0052] 將55重量份二氧化鈦（比表面積340?360m2/g)和3重量份七鑰酸銨投入混煉 機，干混lOmin。加入20重量份去離子水，攪拌20min。加入1重量份偏f凡酸銨，攪拌20min。 加入2重量份氨水，攪拌20min。加入2重量份硬脂酸和2重量份乳酸，攪拌20min。加入 2重量份玻璃纖維，攪拌20min。最后加入15重量份去離子水，反向攪拌混勻，排濕，得到混 合物。所述混合物的水分含量為30wt%，pH值為8. 4。所述混合物在520°C下煅燒6h，得 到SCR脫硝催化劑。
[0053] 實施例5
[0054] 催化劑比表面積和脫硝性能測試
[0055] 對實施例2?4和對比例制得的脫硝催化劑產(chǎn)品進行比表面積測試，并在模擬煙 氣中進行脫硝效率測試。其中，模擬煙氣的組分為：C NQx = Cra3 = 0. 045%、CHg = 40 μ g/L、 C02 ?4.8%、CH2。?6.0%、Cs02 ?0.05%、Cc02 ?12%、Chc1 ?0.002%和余量的 N2 ;模擬煙 氣的空速為20000m3/h ;模擬煙氣的溫度為350°C。測試結果如表1所示。
[0056] 表 1

【權利要求】
1. 一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑，由鈦源、釩源和水的混合物經(jīng)過煅燒制得；所述鈦源包 括偏鈦酸；所述鈦源和釩源的質量比為35?75 :0. 1?5。
2. 根據(jù)權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述鈦源還包括二氧化鈦。
3. 根據(jù)權利要求2所述的催化劑，其特征在于，所述偏鈦酸和二氧化鈦的質量比為 20 ?60 :35 ?5〇
4. 根據(jù)權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述釩源為偏釩酸銨。
5. 根據(jù)權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述混合物還包括鎢源和/或鑰源。
6. 根據(jù)權利要求5所述的催化劑，其特征在于，所述鎢源為偏鎢酸銨；所述鑰源為七鑰 酸銨。
7. 根據(jù)權利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述混合物還包括潤滑劑、增稠劑、纖 維骨架材料和堿中的一種或多種。
8. 根據(jù)權利要求1?7任一項所述的催化劑，其特征在于，所述混合物的含水量為 20 ?50wt%。
9. 一種偏鈦酸SCR脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟： a) 、將鈦源、釩源和水混合，得到混合物； 所述鈦源包括偏鈦酸； b) 、所述混合物進行煅燒，得到偏鈦酸SCR脫硝催化劑。
10. 根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為400?600°C;所 述煅燒的時間為6?8h。
【文檔編號】B01D53/90GK104353452SQ201410616027
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】王麗娜, 崔飛飛, 莫士凈, 劉海軍, 閆坤鵬, 毛昂, 李毅, 賈彥奇, 翟洪樂, 張毅, 李慶豐, 於承志 申請人:王麗娜