脱硝催化剂及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保技术领域，具体涉及脱硝催化剂及制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，我国因燃煤排放的二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)急剧增加，二氧化硫、氮氧化物是大气污染的主要物质。据统计我国每年N0x、S02排放量分别约为770万吨和2400万吨，N0x、S02是形成“酸雨”和“酸雾”的主要原因之一，氮氧化物与碳氢化合物结合形成光化学烟雾，所以NOx、S02污染严重危及人体健康，对自然环境造成严重损害。我国每年因N0x、S02及形成酸雨造成的损失达1100亿元，其损失约占国民经济生产总值的7 %?8 %。NOx的90 %来自燃料燃烧，因此脱硫脱氮及除尘是治理燃煤污染改善大气环境的最主要目标。燃烧中固硫脱硝技术是在煤中添加一定量的固硫脱硝剂，使煤在燃烧或气化时生成的气态硫化物和氮氧化物在炉内吸收，气相中残存的硫化物和氮氧化物与刚进入炉内的脱硫脱硝剂接触而被吸收，这样排出的气体中S02和NOX含量就大大降低了。凡能与煤在燃烧过程中生成的S02、S03和NOX起化学或物理吸附反应，形成固态残渣而留在煤灰中的物质均可作为固硫脱硝剂。固硫脱硝剂种类很多，如:石灰石、白云石、方解石、氧化钙、氧化镁、碳酸钠、氨水和氢氧化钠等，但目前使用最多、价廉易得的仍是碳酸钙、氢氧化钙等，俗称钙基固硫脱硝剂。有时也选用如电石渣、造纸废液、硼泥等众多的工业废料。但普通的钙基固硫脱硝剂具有钙的利用率低、高温固硫脱硝效果差的不足。燃煤固硫脱硝技术的关键是固硫脱硝剂及其添加剂的选择与优化，以及对煤种、煤质和燃烧方式的适应性。常用的固硫脱硝剂以钙基固硫脱硝剂为主，其缺点是固硫脱硝剂的利用率低，固硫脱硝反应速率与硫析出速率不一致。添加量一般为1.5%左右，添加量大，固硫脱硝中碱性物质利用率低，脱硫脱硝费用过高，以及由碱性物质反应生成的硫酸盐和硝酸盐易分解，导致固硫脱硝效率不高。燃煤固硫脱硝技术是一项适合我国国情的减排S02的技术，普通钙基固硫脱硝剂价廉易得，但其固硫率较低，高温固硫率只有20%?30%，脱硝也只有30%左右。目前市场上应用于固定源尾气脱硝主要是使用蜂窝式催化剂。该催化剂具有较低的压降、耐磨损性能以及优良的脱硝活性而得到越来越广泛的应用，但现有的蜂窝式催化剂存在一些缺点，其最佳工作温度一般在300?450°C，而在实际工况中，烟气温度难以达到这个温度区间，为取得较好的脱硝效果还需要另加热源，从而使得成本提高。为了达到较好的脱硝效果和抗硫抗水性能，蜂窝式脱硝催化剂一般具有较高的孔密度，但是实际烟气中含有的大量水、二氧化硫和粉尘很容易使催化剂发生堵塞，大大增加了动力系统的能耗。因此需要开发能够在较低温度下具有优良的脱硝活性、抗硫抗水性能，且具有抗粉尘堵塞能力的催化剂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种脱硝催化剂，该催化剂对锅炉无腐蚀，能有效降低燃煤氧化反应的活化能，提高燃煤的氧化速度，使燃煤充分燃烧，并将氮氧化物化物通过化学反应，还原生成氮气和水，达到环保要求。
[0004]实现本发明目的的技术方案如下:一种脱硝催化剂，包括氧化锰，氧化钠和氧化铜，其中所述氧化锰占催化剂总质量10-40%，所述氧化钠占催化剂总质量15-45%，所述氧化铜占催化剂总质量5-20 %。
[0005]进一步，所述催化剂还包括氧化铝和/或氧化锌。
[0006]进一步，所述催化剂优选所述氧化锰占催化剂总质量15-20 %，所述氧化钠占催化剂总质量18-23%，所述氧化铜占催化剂总质量6-10%。
[0007]实现本发明的目的还包括制备本发明所述脱硝催化剂的方法，依次包括以下步骤:
[0008](I)使用陶瓷玻璃纤维生产催化剂基材；
[0009](2)使用所述催化剂各种组分的混合物溶液浸泡步骤(I)生产的催化剂基材；
[0010](3)将步骤(2)浸泡过的催化剂基材进行干燥；
[0011](4)煅烧。
[0012]进一步，所述步骤(I)中所说的陶瓷玻璃纤维含有二氧化硅和硅酸盐。
[0013]进一步，所述步骤(2)中所说的浸泡，时间是5-10分钟，混合物溶液温度是50-70。。。
[0014]进一步，所述步骤(3)中所说的干燥，时间是20-30小时，升温速度不超过15°C /分钟，干燥温度达到100_120°C。
[0015]进一步，所述步骤(4)中煅烧温度为420-450°C，煅烧时间48_72小时，升温速度不超过5°C /分钟。
[0016]本发明的催化剂整体安装在脱硝反应器中，含氮氧化物烟气通过脱硝反应器时与催化剂充分接触，不必喷氨就可以达到脱硝效果。本发明的催化剂安装简单，一旦损坏，更换方便，节省成本。另外，本发明的催化剂比表面积大，强度高，在保证脱硝效果的前提下，抗腐蚀能力、抗烟气冲击能力等都优于传统的蜂窝式催化剂。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例，对本发明进一步详细说明。
[0018]实施例1
[0019]本发明的一种脱硝催化剂，包括氧化锰，氧化钠和氧化铜，其中所述氧化锰占催化剂总质量10%，所述氧化钠占催化剂总质量45%，所述氧化铜占催化剂总质量20%。
[0020]实施例2
[0021]如实施例1所述的脱硝催化剂，只是其中所述氧化锰占催化剂总质量40%，所述氧化钠占催化剂总质量15%，所述氧化铜占催化剂总质量5%。所述催化剂还包括占催化剂总质量15%的氧化销。
[0022]实施例3
[0023]如实施例1所述的脱硝催化剂，只是其中所述氧化锰占催化剂总质量25%，所述氧化钠占催化剂总质量30%，所述氧化铜占催化剂总质量12%。所述催化剂还包括占催化剂总质量15%的氧化锌。
[0024]实施例4
[0025]如实施例1所述的脱硝催化剂，只是其中所述氧化锰占催化剂总质量20%，所述氧化钠占催化剂总质量40%，所述氧化铜占催化剂总质量10%。所述催化剂还包括占催化剂总质量30%的氧化铝和氧化锌。
[0026]实施例5
[0027]如实施例4所述的脱硝催化剂，只是其中所述氧化锰占催化剂总质量19%，所述氧化钠占催化剂总质量45 %，所述氧化铜占催化剂总质量20 %。所述催化剂包括占催化剂总质量15%的氧化锌。
[0028]实施例6
[0029]实施例1所述脱硝催化剂的制备方法，按照生产工艺依次包括以下步骤:
[0030](I)使用含有二氧化硅和硅酸盐的陶瓷玻璃纤维作为催化剂基材。
[0031](2)使用所述催化剂各种组分的混合物溶液浸泡步骤(I)生产的催化剂基材；其中，所述浸泡，时间是5分钟，混合物溶液温度是50°C。
[0032](3)将步骤(2)浸泡过的催化剂基材进行干燥；所说的干燥，时间是20小时，升温速度为15°C /分钟，干燥温度达到100°C。
[0033](4)煅烧；煅烧温度为420 0C，煅烧时间72小时，升温速度5 °C /分钟。
[0034]其中，步骤(I)使用带有齿轮的压延机生产催化剂基材。
[0035]实施例7
[0036]重复实施例6的操作，只是步骤⑴中所述催化剂基材不含有二氧化硅。所述步骤⑵中所述浸泡，时间是10分钟，混合物溶液温度是70°C。所述步骤(3)中所说的干燥，时间是30小时，干燥温度达到120°C，升温速度为10°C/分钟。所述步骤(4)中煅烧温度为450°C，煅烧时间48小时，升温速度2°C /分钟。
[0037]实施例8
[0038]重复实施例7的操作，只是步骤(2)中使用实施例2所述催化剂各种组分的混合物溶液，所述浸泡，时间是8分钟，混合物溶液温度是60°C。步骤(3)中所说的干燥，时间是25小时，升温速度为12°C /分钟，干燥温度达到110°C。步骤(4)中煅烧温度为440°C，煅烧时间62小时，升温速度3°C /分钟。
[0039]实施例9
[0040]重复实施例6的操作，只是步骤(2)中使用实施例3所述催化剂各种组分的混合物溶液。
[0041]实施例10
[0042]重复实施例8的操作，只是步骤(2)中使用实施例4所述催化剂各种组分的混合物溶液。
[0043]实施例11
[0044]重复实施例6的操作，只是步骤(I)中所说的陶瓷玻璃纤维不含有硅酸铝；步骤
(3)中所说的干燥改为，时间是23小时，升温速度为8°C /分钟。
[0045]实施例12
[0046]重复实施例8的操作，只是步骤(2)中使用实施例5所述催化剂各种组分的混合物溶液。
[0047]实施例13
[0048]重复实施例10的操作，只是步骤(2)中使用实施例5所述催化剂各种组分的混合物溶液。
[0049]实施例14
[0050]重复实施例9的操作，只是步骤(2)中使用实施例5所述催化剂各种组分的混合物溶液。
[0051]上述对于示例性实施例进行说明，不应理解为对本发明进行限制。虽然已经公开了多个示例性实施例，本领域技术人员很容易理解示例性实施例中可能的多种变形，而没有从本质上偏离本发明的新颖教导和优点。因此，所有这些变形目的是包含在如权利要求所定义的本发明的范围中。可以理解的是，前述是对多种示例性实施例的说明，并不是限制公开的特殊实施例、公开实施例的变形以及其它示例性实施例，目的是包含于所附权利要求的范围中。
【主权项】
1.一种脱硝催化剂，包括氧化锰，氧化钠和氧化铜，其中所述氧化锰占催化剂总质量10-40 %，所述氧化钠占催化剂总质量15-45 %，所述氧化铜占催化剂总质量5-20 %。
2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂还包括氧化铝。
3.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂还包括氧化锌。
4.根据权利要求2所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂还包括氧化锌。
5.根据权利要求4所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述氧化锰占催化剂总质量15-25%,所述氧化钠占催化剂总质量18-30%，所述氧化铜占催化剂总质量6-15%。
6.上述权利要求1-5中任意一项所述的一种脱硝催化剂的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤: (1)使用陶瓷玻璃纤维生产催化剂基材； (2)使用所述催化剂各种组分的混合物溶液浸泡步骤(I)生产的催化剂基材； (3)将步骤(2)浸泡过的催化剂基材进行干燥； (4)煅烧。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中所说的陶瓷玻璃纤维含有二氧化硅和硅酸盐。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所说的浸泡，时间是5-10分钟，混合物溶液温度是50-70°C。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所说的干燥，时间是20-30小时，升温速度不超过15°C /分钟，干燥温度达到100_120°C。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中煅烧温度为420-450°C，煅烧时间48-72小时，升温速度不超过5°C /分钟。
【专利摘要】一种脱硝催化剂，包括氧化锰，氧化钠和氧化铜，其中所述氧化锰占催化剂总质量10-40％，所述氧化钠占催化剂总质量15-45％，所述氧化铜占催化剂总质量5-20％。本发明的催化剂整体安装在脱硝反应器中，含氮氧化物烟气通过脱硝反应器时与催化剂充分接触，不必喷氨就可以达到脱硝效果。本发明的催化剂安装简单，一旦损坏，更换方便，节省成本。另外，本发明的催化剂比表面积大，强度高，在保证脱硝效果的前提下，抗腐蚀能力、抗烟气冲击能力等都优于传统的蜂窝式催化剂。
【IPC分类】B01D53-56, B01J23-889, B01D53-86
【公开号】CN104857970
【申请号】CN201510208457
【发明人】史红华
【申请人】北京中南亚太环境科技发展有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月28日