一种烟气脱硝粉体催化剂、制备方法及其用图_2

文档序号:9360725阅读:来源:国知局
、铈氧化物、铁氧化物、镍氧化物、钴氧化物、钨氧化物或 铌氧化物中的任意三种或者三种以上的组合。
[0012] 所述组合指,所述助剂是通过共沉淀方法合成的至少三种金属的复合氧化物。
[0013] 所述助剂还可以为铜氧化物、锆氧化物、钼氧化物、铈氧化物、铁氧化物、镍氧化 物、钴氧化物、钨氧化物或铌氧化物中的任意四种、任意物种、任意六种、任意七种、任意八 种或者九种的组合。
[0014] 优选地,Mn元素与Ti元素的摩尔比为0. 01~1.0,例如0. 01、0. 02、0. 05、0. 1、 0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8 或 0· 9,优选地,Mn/Ti 的摩尔比为 0· 01 ~0· 5。
[0015] 优选地,助剂中各金属与钛金属元素的摩尔比均独立地为0. 01~1. 0,例如0. 01、 0· 02、0· 05、0· 1、0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8 或 0· 9,优选地,所述金属与钛金属摩尔比 为0. 01~0. 5。在该摩尔比范围的催化剂在空速(60, OOOh 3的干净反应气氛下以及在空 速(60, OOOh ^、低浓度二氧化硫(IOOppm)与水蒸气(10% )的低温烟气中NOx转化率均很 高,其中,所述催化剂在高空速(60, OOOh 4下,NOx转化率很高,其在100~200°C可以保 持90%以上的转化率,所述催化剂在空速(60, OOOh 4、低浓度二氧化硫(IOOppm)与水蒸气 (10% )的低温烟气中,在100~200°C依然可以保持80%以上的转化率。
[0016] 示例性的本发明的烟气脱硝粉体催化剂为:Ti、Mn、Cu、Ni、Ce五种元素的摩尔比 为1 :0. 4 :0. 2 :0. 02 :0. 1的钛锰铜镍铈复合氧化物催化剂;Ti、Mn、Fe、Cu、Zr和Ce六种元 素的摩尔比为1 :〇. 2 :0.1 :0. 2 :0. 01 :0. 1的钛锰铁铜锆铈复合氧化物催化剂;Ti、Mn、Fe、 Cu、Zr、Co六种元素的摩尔比为I :0. 3 :0. 01 :0.1 :0.1 :0. 1的钛锰铁铜锆钴复合氧化物催 化剂;!1、]\111、?6、1、(:〇、附、06七种元素的摩尔比为 1:0.12:0.15:0.05:0.1 :0.05:0.2 的 钛锰铁钨钴镍铈复合氧化物催化剂;Ti、Mn、Fe、Zr、Ce五种元素的摩尔比为I :0. 4 :0. 05 : 0. 05 :0. 2的钛锰铁锆铈复合氧化物催化剂;11、111、(:11、他、〇6五种元素的摩尔比为1:0.5: 0.2:0.01:0.1的钛锰铜镍铈复合氧化物催化剂;11、111、?6、2厂(:〇、附和06七种元素的摩 尔比为I :1. 0 :0. 1 :0. 2 :0. 4 :0. 2 :0. 2的钛锰铁锆钴镍铈复合氧化物催化剂;Ti、Mn、Fe、 Ni、Nb和Ce六种元素的摩尔比为I :0. 25 :0. 2 :0. 6 :0. 05 :0. 2的钛锰铁镍铌铈复合氧化物 催化剂;1^、]?11、(:11、(:〇、06、]\1〇六种元素的摩尔比为1:0.5 :0.2:0.01:1.0:0.01的钛锰铜钴 铺钼复合氧化物催化剂。上述催化剂在空速(60, OOOh 1^)下,NOx转化率很高,其在无硫无水 的干净的氛围中100~200°C可以保持90%以上的转化率,所述催化剂在空速(60, OOOh 3、 含低浓度二氧化硫(IOOppm)与水蒸气(10% )的烟气中NOx转化率很高,其在100~200°C 依然可以保持80 %以上的转化率,在200°C长时间反应,12小时内,依然可以保持90 %以上 的转化率。
[0017] 本发明的目的之二在于提供一种如上所述的低温烟气脱硝粉体催化剂的制备方 法,通过采用共沉淀法制备得到前述低温烟气脱硝粉体催化剂。
[0018] 所述共沉淀方法包括以下步骤:
[0019] (1)称取可溶性铜源、锆源、钼源、铈源、铁源、镍源、钴源、钨源或铌源溶液中的任 意三种或者三种以上的组合加入到可溶性钛源与锰源溶液(其加入量可通过助剂中的各 金属与钛金属的摩尔比来确定)中,混合均匀,得到金属混合溶液;
[0020] (2)将金属混合溶液与沉淀剂溶液混合,控制混合溶液的温度、pH值、搅拌速度 和时间,使金属离子沉淀完全,然后静止老化,将得到的沉淀悬浊液分离得到滤饼,洗涤,干 燥,焙烧,得到低温烟气脱硝粉体催化剂。
[0021 ] 优选地,所述钛源选自四氯化钛、偏钛酸、硫酸氧钛或钛酸四丁酯中的任意一种或 至少两种的混合物。
[0022] 优选地,所述锰源选自硝酸锰、乙酸锰或氯化锰中的任意一种或者至少两种的混 合物。
[0023] 优选地,所述铜源选自硝酸铜、氯化铜或硫酸铜中的任意一种或者至少两种的混 合物。
[0024] 优选地,所述锆源选自硝酸锆、氧氯化锆、醋酸锆或硫酸锆中的任意一种或者至少 两种的混合物。
[0025] 优选地,所述钼源选自钼酸铵或/和钼酸钠。
[0026] 优选地,所述铈源选自硝酸铈、硫酸铈或氯化亚铈的任意一种或者至少两种的混 合物。
[0027] 优选地,所述铁源选自硝酸铁、氯化铁、硫酸铁或磷酸铁中的任意一种或者至少两 种的混合物。
[0028] 优选地,所述镍源选自硝酸镍、乙酸镍或氯化镍中的任意一种或者至少两种的混 合物。
[0029] 优选地,所述钴源选自硝酸钴、氯化钴、醋酸钴或草酸钴中的任意一种或者至少两 种的混合物。
[0030] 优选地,所述钨源选自钨酸铵、钨酸钾或钨酸钠中的任意一种或者至少两种的混 合物。
[0031] 优选地,所述铌源选自五氯化铌或/和草酸铌。
[0032] 优选地,所述沉淀剂为碳酸钠、氨水或尿素中的任意一种或者至少两种的混合物。
[0033] 优选地,步骤(3)将金属混合溶液滴加到沉淀剂溶液中,或者将沉淀剂溶液滴加 到金属混合溶液中。
[0034] 优选地,采用碳酸钠或氨水为沉淀剂时,控制混合溶液的温度为0~40°C,例如 5°C、10°C、15°C、20°C、25°C、30°C或35°C,(即沉淀温度),采用尿素为沉淀剂时,控制混合 溶液的温度为 80 ~100 °C,例如 82 °C、84°C、86 °C、88 °C、90 °C、92 °C、94°C、96 °C 或 98 °C (沉 淀温度)。
[0035] 优选地,控制混合溶液的pH值在6~12,例如6· 5、7、7· 5、8、8· 5、9、9· 5、10、10· 5、 11或11. 5,优选8~11。pH值对沉淀物性能影响很大,不仅对金属盐水解、溶液的胶凝聚 合速率、颗粒大小、初级粒子与二级粒子的堆积、晶相等有影响,而且对催化剂孔结构、强度 及催化性能都有影响,当使用多种金属盐溶液生成沉淀,为使沉淀均匀,应对PH值加以控 制。当多组分共同沉淀时,应考虑不同组分的溶度积不同。酸性溶液中过饱和度低,沉淀颗 粒大,组分分布不均;碱性溶液中过饱和度高,沉淀颗粒小,组分分布均匀。
[0036] 优选地,控制搅拌时间为1~12h,优选1~6h。即,在本发明中,所述沉淀在搅拌 条件下进行。
[0037] 优选地,控制搅拌速度为100~4000转/分钟,优选600~1000转/分钟。
[0038] 优选地,所述静置老化时间为1~24h,例如2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、 20h或22h,优选6~12h。沉淀完全后,让新生的沉淀与母液一起放置一段时间,这个过程 成为"老化",目的是去除沉淀中包含的杂质以及让沉淀晶体生长增大晶体粒径,使其颗粒 分布比较均匀。
[0039] 优选地,将得到的沉淀悬浊液抽滤得到滤饼。
[0040] 优选地,采用去离子水或蒸馏水进行洗涤,洗涤次数2~4次,优选3次。具体洗 涤方式例如为:向滤饼中加入适量去离子水或者蒸馏水进行打浆、搅拌和抽滤,如此重复洗 涤,得到基本完全去除杂离子的水凝胶。
[0041] 优选地,所述干燥的温度为80~120°C,优选100~120°C。
[0042] 优选地,所述干燥时间为3~24h,优选8~12h。
[0043] 优选地,所述焙烧温度为 400 ~600 °C,例如 420 °C、440 °C、460 °C、480 °C、500 °C、 520°C、540 °C、560 °C或580 °C,优选500 °C ;若焙烧温度低于400 °C,会造成金属的氢氧化物 分解不完全;若焙烧温度高于600°C,易造成催化剂的烧结,而且生成的TiO2发生晶型转变 (锐钛矿相到金红石相),不利于脱硝反应。所述焙烧时间为4~8h,例如4. 3h、4. 6h、4. 9h、 5. 2h、5. 5h、5. 8h、6. lh、6. 4h、6. 7h、7h、7. 3h 或 7. 6h,优选 5h。
[0044] 本发明的目的之三在于提供一种如上所述的烟气脱硝粉体催化剂的用途,所述催 化剂用于固定源(如火电厂及炼油厂FCC催化裂化再生烟气脱硝)与移动源(如柴油车尾 气)的氮氧化物净化。
[0045] 与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0046] 本发明通过采用二氧化钛与氧化锰作为催化剂的主要活性成分,采用至少三种的 过渡金属氧化物作为活性助剂,利用复合金属氧化物之间的协同效应,通过组分的优化,使 得到的催化剂具有优异的抗SO 2与水蒸气中毒性能,优异的长周期稳定性,且适应高空速。 所述催化剂在空速(60, OOOh 3下,NOx转化率很高,其在无硫无水的干净的氛围中100~ 200 °C可以保持90%以上的转化率,所述催化剂在空速(60, OOOh ^、含低浓度二氧化硫 (IOOppm)与水蒸气(10%)的烟气中NOx
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