一種scr煙氣脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種SCR煙氣脫硝催化劑，W及該催化劑的制備方法，屬于煙氣脫硝技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長和城市化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染問題日益凸顯，尤其 是S〇2和NOx的排放問題。NOx能引起酸雨、光化學(xué)煙霧、地表水富營養(yǎng)化等環(huán)境問題，并且能 夠危害人類健康，因此針對其采取防護(hù)措施刻不容緩。目前脫硝效率最高、最為成熟的技術(shù) 是選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，該技術(shù)依賴催化劑中的活性組分將NOx催化還原為無污染的 化，從而達(dá)到凈化空氣的目的。
[0003] 傳統(tǒng)用于SCR脫硝催化劑的催化活性溫度大致在300°C~430°C之間，在此溫度區(qū)間 內(nèi)可W保持較高的脫硝率，但是，當(dāng)溫度高于500°C時，現(xiàn)有的催化劑普遍存在比表面積降 低嚴(yán)重，脫硝效率低，使用壽命短的問題，而部分適用于高溫環(huán)境的催化劑同樣存在比表面 較小，脫硝效率不理想的問題，因此，研發(fā)一種在高溫條件下兼具大比表面積與高脫硝率的 脫硝催化劑具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種SCR煙氣脫硝催化劑，具體技術(shù) 方案如下： 一種SCR煙氣脫硝催化劑，所述SCR煙氣脫硝催化劑包括載體、活性組分和輔料，其中載 體包括碳化娃45份~65份、Ξ氧化二侶15份~30份，活性組分包括Ξ氧化鶴3份~10份、五氧化 二饑1.5份~2.5份、二氧化姉1份~4份、二氧化錯1份~5份，輔料包括玻璃纖維1份~5份、紙漿 棉1份~5份、硬脂酸1份~4份、聚氧化乙締1份~3份。
[000引作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述碳化娃和Ξ氧化二侶為SiC-Ah化復(fù)合載體。
[0006] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述碳化娃為粒徑范圍為lOnm~50nm的納米級碳化娃， 所述Ξ氧化二侶為粒徑范圍為20nm~30nm的納米丫 -AI2O3。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述SCR煙氣脫硝催化劑中碳化娃含量的重量分?jǐn)?shù)為 55份~65份，Ξ氧化二侶含量為18份~30份，Ξ氧化鶴含量為4份~8份，二氧化姉含量為2份~4 份，二氧化錯含量為2份~5份。
[000引上述技術(shù)方案中碳化娃和Ξ氧化二侶為采用溶膠凝膠法制備的SiC-Ab化復(fù)合載 體，該復(fù)合載體能夠有效提高催化劑的比表面積，增加了催化劑的高溫耐受性，拓寬了催化 劑的工作溫度窗口，有益效果顯著。
[0009]本發(fā)明還提供了一種上述SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，包括兩個步驟：步驟 一，載體的制備;步驟二，催化劑的制備； 所述步驟一中，先將陰離子表面活性劑與納米級SiC顆?；旌戏稚ⅲ倮肁h〇3溶膠 對SiC顆粒進(jìn)行表面包覆改性，得到SiC-Ah化復(fù)合顆粒，并制備得到SiC-Ah化復(fù)合載體； 所述步驟二中，將SiC-Ab化復(fù)合載體與活性組分混煉，經(jīng)過預(yù)擠出、陳腐、擠出、一次 干燥、二次干燥、賠燒，得到SCR煙氣脫硝催化劑產(chǎn)品。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟一中，所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫 酸鋼或十二烷基苯橫酸鋼。
[00川作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述步驟一中，向SiC-Al20復(fù)合顆粒中加入二氧化姉 和二氧化錯，加入棚氨化鋼，洗涂、烘干、賠燒得到SiC-Al2化復(fù)合載體。
[0012]上述技術(shù)方案首先通過陰離子表面活性劑改善SiC的分散性及表面特性，再利用 Ab化溶膠對SiC顆粒進(jìn)行表面包覆改性，進(jìn)一步改善SiC納米粉的分散性，攬拌干燥后得到 比表面較大的SiC-Al2化復(fù)合載體，再對載體進(jìn)行活性組分負(fù)載，得到的SCR煙氣脫硝催化劑 產(chǎn)品經(jīng)檢測，在600°C高溫環(huán)境下脫硝效率達(dá)到85%W上，比表面積為85m 2/g，高于一般的饑 鶴鐵催化劑，且明顯大于單純SiC做載體制備的高溫催化劑，從而實現(xiàn)高溫條件下兼具大比 表面積和高效脫硝的有益效果。
【具體實施方式】
[001引本發(fā)明提供了一種SCR煙氣脫硝催化劑，所述SCR煙氣脫硝催化劑包括載體、活性 組分和輔料，其中載體包括碳化娃45份~65份、Ξ氧化二侶15份~30份，活性組分包括Ξ氧化 鶴3份~10份、五氧化二饑1.5份~2.5份、二氧化姉1份~4份、二氧化錯1份~5份，輔料包括玻璃 纖維1份~5份、紙漿棉1份~5份、硬脂酸1份~4份、聚氧化乙締1份~3份，其中碳化娃和Ξ氧化 二侶為采用溶膠凝膠法制備的SiC-Al2化復(fù)合載體，該復(fù)合載體能夠有效提高催化劑的比表 面積，增加了催化劑的高溫耐受性，拓寬了催化劑的工作溫度窗口。
[0014] 為了提高碳化娃和Ξ氧化二侶的分散效果，上述技術(shù)方案中碳化娃可W采用粒徑 范圍為lOnm~50nm的納米級碳化娃，Ξ氧化二侶可W采用粒徑范圍為20nm~30nm的納米級 丫-Ab化，其中二氧化錯的作用是提高催化劑的催化效率，延長了催化劑的使用壽命，其中 二氧化姉的作用是提高催化劑的高溫穩(wěn)定性，延長了催化劑的高效率，從而延長了催化劑 的使用壽命。
[0015] 上述技術(shù)方案中Ξ氧化鶴、五氧化二饑、玻璃纖維、紙漿棉、硬脂酸、聚氧化乙締、 二氧化姉和二氧化錯均可采用市售產(chǎn)品。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種上述催化劑的制備方法，該制備方法包括兩個步驟:步驟一， 載體的制備： 先將陰離子表面活性劑與納米級SiC顆?；旌戏稚ⅲ倮肁l2〇3溶膠對SiC顆粒進(jìn)行 表面包覆改性，得到SiC-Ab化復(fù)合顆粒，向SiC-Ab化復(fù)合顆粒中加入二氧化姉和二氧化 錯，加入棚氨化鋼，洗涂、烘干、賠燒得到SiC-Al2化復(fù)合載體，其中所述陰離子表面活性劑為 十二烷基硫酸鋼或十二烷基苯橫酸鋼，例如采用0.05g/l~0.25g/L的十二烷基硫酸鋼溶液， 能夠顯著改善納米級SiC顆粒的分散效果； 步驟二，催化劑的制備： 該催化劑的制備步驟可W采用現(xiàn)有技術(shù)中的制備方法，例如，將SiC-Ab化復(fù)合載體與 活性組分混煉，經(jīng)過預(yù)擠出、陳腐、擠出、一次干燥、二次干燥、賠燒，得到SCR煙氣脫硝催化 劑產(chǎn)品，其中預(yù)擠出壓力IMpa~4Mpa;陳腐時間為1她~32h;擠出壓力2Mpa~5Mpa，溫度26 °C~30°C; -次干燥時間為8天~12天;二次干燥時間為1天~2天;賠燒溫度580°C~650°C， 時間為20h~40h。
[0017] 上述技術(shù)方案首先通過陰離子表面活性劑改善SiC的分散性及表面特性，再利用 Ab化溶膠對SiC顆粒進(jìn)行表面包覆改性，進(jìn)一步改善SiC納米粉的分散性，攬拌干燥后得到 比表面較大的SiC-Al2化復(fù)合載體，再對載體進(jìn)行活性組分負(fù)載，得到的SCR煙氣脫硝催化劑 產(chǎn)品經(jīng)檢測，在600°C高溫環(huán)境下脫硝效率達(dá)到85%W上，比表面積為85m 2/g，高于一般的饑 鶴鐵催化劑，且明顯大于單純SiC做載體制備的高溫催化劑，從而實現(xiàn)高溫條件下兼具大比 表面積和高效脫硝的有益效果。
[0018] 將本發(fā)明的一種SCR煙氣脫硝催化劑中各組分按照不同配比設(shè)計得到實施例一、 二、Ξ、四，并將上述實施例中脫硝效果最佳的一組中載體完全替換為碳化娃作為對比例 一，并將現(xiàn)有的W銳鐵礦型Ti化作為載體的催化劑作為對比例二，將得到的產(chǎn)品自制管式 SCR反應(yīng)器中進(jìn)行脫硝反應(yīng)活性評價，其中模擬煙氣的組成為60化pm N曲、60化pm NO和3% 〇2，總流速為350ml/min，設(shè)計反應(yīng)溫度區(qū)間為430°C~670°C，反應(yīng)器尾管進(jìn)出口氣體濃度 由Testo350-)(L煙氣分析儀進(jìn)行在線檢測，其脫硝效率見下表1。
[0019] 并按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19587-2004《氣體吸附肥T原理測定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方 法》進(jìn)行比表面積測定，其結(jié)果見下表1。
[0020] 表1催化劑中各組分的含量及脫硝性能
實驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的脫硝催化劑在碳化娃與Ξ氧化二侶比例為65:20時催化劑脫硝效 率最高，在600°C高溫環(huán)境的脫硝率能保持在85%W上，明顯優(yōu)于其他SCR脫硝催化劑； 比較而言，使用銳鐵礦型Ti化作為載體的脫硝催化劑，由于高溫條件下銳鐵礦型Ti化 向金紅石型Ti化轉(zhuǎn)變，脫硝效率急劇降低，因此不適合高溫環(huán)境； 并且，本發(fā)明的脫硝催化劑比表面積較單純使用碳化娃為載體的催化劑更高，更有利 于高溫條件下持久穩(wěn)定脫硝，有益效果顯著，同時Ξ氧化二侶成本更低，更適合規(guī)?；a(chǎn) 應(yīng)用。
【主權(quán)項】
1. 一種SCR煙氣脫硝催化劑，其特征在于，所述SCR煙氣脫硝催化劑包括載體、活性組分 和輔料，其中各組分的重量份數(shù)按照以下比例： 載體 碳化娃 45份~65份 三氧化二鋁 15份~30份 活性組分 三氧化鎢 3份~10份 五氧化二1凡 1.5份~2.5份 二氧化鈰 1份~4份 二氧化鋯 1份~5份 輔料 玻璃纖維 1份~5份 紙衆(zhòng)棉 1份~5份 硬脂酸 1份~4份 聚氧化乙烯 1份~3份 制備而成。2. 如權(quán)利要求1所述的一種SCR煙氣脫硝催化劑，其特征在于，所述碳化硅和三氧化二 鋁為SiC-Al2〇 3復(fù)合載體。3. 如權(quán)利要求2所述的一種SCR煙氣脫硝催化劑，其特征在于，所述碳化硅為粒徑范圍 為10nm~50nm的納米級碳化娃，所述三氧化二錯為粒徑范圍為20nm~30nm的納米γ -Al2〇3〇4. 如權(quán)利要求1所述的一種SCR煙氣脫硝催化劑，其特征在于，所述SCR煙氣脫硝催化劑 中碳化硅含量的重量分?jǐn)?shù)為55份~65份，三氧化二鋁含量為18份~30份，三氧化鎢含量為4份 ~8份，二氧化鈰含量為2份~4份，二氧化鋯含量為2份~5份。5. -種如權(quán)利要求1所述的SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，包括兩個步驟:步驟一，載 體的制備;步驟二，催化劑的制備;其特征在于， 所述步驟一中，先將陰離子表面活性劑與納米級SiC顆?；旌戏稚ⅲ倮肁l2〇3溶膠對 SiC顆粒進(jìn)行表面包覆改性，得到SiC-Al2〇3復(fù)合顆粒，并制備得到SiC-Al2〇3復(fù)合載體； 所述步驟二中，將SiC-Al 2〇3復(fù)合載體與活性組分混煉，經(jīng)過預(yù)擠出、陳腐、擠出、一次干 燥、二次干燥、焙燒，得到SCR煙氣脫硝催化劑產(chǎn)品。6. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，所述陰離子表面活性劑 為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。7. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，向SiC-AI2O3復(fù)合顆粒中 加入二氧化鈰和二氧化鋯，加入硼氫化鈉，洗滌、烘干、焙燒得到SiC-Al 2〇3復(fù)合載體。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種SCR煙氣脫硝催化劑，屬于煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，所述SCR煙氣脫硝催化劑包括載體、活性組分和輔料，其中載體包括碳化硅45份~65份、三氧化二鋁15份~30份，活性組分包括三氧化鎢3份~10份、五氧化二釩1.5份~2.5份、二氧化鈰1份~4份、二氧化鋯1份~5份，輔料包括玻璃纖維1份~5份、紙漿棉1份~5份、硬脂酸1份~4份、聚氧化乙烯1份~3份。該技術(shù)方案中碳化硅和三氧化二鋁為采用溶膠凝膠法制備的SiC-Al2O3復(fù)合載體，該復(fù)合載體能夠有效提高催化劑的比表面積，增加了催化劑的高溫耐受性，拓寬了催化劑的工作溫度窗口，有益效果顯著。本發(fā)明還提供了一種上述脫硝催化劑的制備方法，該方法生產(chǎn)的脫硝催化劑兼具大比表面積和較高的脫硝率，市場前景廣闊。
【IPC分類】B01J27/224, B01D53/86, B01D53/56
【公開號】CN105521806
【申請?zhí)枴緾N201510917159
【發(fā)明人】李林朝, 劉江峰, 徐輝
【申請人】安徽省元琛環(huán)保科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月14日