一种scr烟气脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种SCR烟气脱硝催化剂，W及该催化剂的制备方法，属于烟气脱硝技 术领域。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，环境污染问题日益凸显，尤其 是S〇2和NOx的排放问题。NOx能引起酸雨、光化学烟雾、地表水富营养化等环境问题，并且能 够危害人类健康，因此针对其采取防护措施刻不容缓。目前脱硝效率最高、最为成熟的技术 是选择性催化还原(SCR)技术，该技术依赖催化剂中的活性组分将NOx催化还原为无污染的 化，从而达到净化空气的目的。
[0003] 传统用于SCR脱硝催化剂的催化活性溫度大致在300°C~430°C之间，在此溫度区间 内可W保持较高的脱硝率，但是，当溫度高于500°C时，现有的催化剂普遍存在比表面积降 低严重，脱硝效率低，使用寿命短的问题，而部分适用于高溫环境的催化剂同样存在比表面 较小，脱硝效率不理想的问题，因此，研发一种在高溫条件下兼具大比表面积与高脱硝率的 脱硝催化剂具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种SCR烟气脱硝催化剂，具体技术 方案如下： 一种SCR烟气脱硝催化剂，所述SCR烟气脱硝催化剂包括载体、活性组分和辅料，其中载 体包括碳化娃45份~65份、Ξ氧化二侣15份~30份，活性组分包括Ξ氧化鹤3份~10份、五氧化 二饥1.5份~2.5份、二氧化姉1份~4份、二氧化错1份~5份，辅料包括玻璃纤维1份~5份、纸浆 棉1份~5份、硬脂酸1份~4份、聚氧化乙締1份~3份。
[000引作为上述技术方案的改进，所述碳化娃和Ξ氧化二侣为SiC-Ah化复合载体。
[0006] 作为上述技术方案的改进，所述碳化娃为粒径范围为lOnm~50nm的纳米级碳化娃， 所述Ξ氧化二侣为粒径范围为20nm~30nm的纳米丫 -AI2O3。
[0007] 作为上述技术方案的改进，所述SCR烟气脱硝催化剂中碳化娃含量的重量分数为 55份~65份，Ξ氧化二侣含量为18份~30份，Ξ氧化鹤含量为4份~8份，二氧化姉含量为2份~4 份，二氧化错含量为2份~5份。
[000引上述技术方案中碳化娃和Ξ氧化二侣为采用溶胶凝胶法制备的SiC-Ab化复合载 体，该复合载体能够有效提高催化剂的比表面积，增加了催化剂的高溫耐受性，拓宽了催化 剂的工作溫度窗口，有益效果显著。
[0009]本发明还提供了一种上述SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括两个步骤：步骤 一，载体的制备;步骤二，催化剂的制备； 所述步骤一中，先将阴离子表面活性剂与纳米级SiC颗粒混合分散，再利用Ah〇3溶胶 对SiC颗粒进行表面包覆改性，得到SiC-Ah化复合颗粒，并制备得到SiC-Ah化复合载体； 所述步骤二中，将SiC-Ab化复合载体与活性组分混炼，经过预挤出、陈腐、挤出、一次 干燥、二次干燥、赔烧，得到SCR烟气脱硝催化剂产品。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述步骤一中，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫 酸钢或十二烷基苯横酸钢。
[00川作为上述技术方案的改进，所述步骤一中，向SiC-Al20復合颗粒中加入二氧化姉 和二氧化错，加入棚氨化钢，洗涂、烘干、赔烧得到SiC-Al2化复合载体。
[0012]上述技术方案首先通过阴离子表面活性剂改善SiC的分散性及表面特性，再利用 Ab化溶胶对SiC颗粒进行表面包覆改性，进一步改善SiC纳米粉的分散性，揽拌干燥后得到 比表面较大的SiC-Al2化复合载体，再对载体进行活性组分负载，得到的SCR烟气脱硝催化剂 产品经检测，在600°C高溫环境下脱硝效率达到85%W上，比表面积为85m 2/g，高于一般的饥 鹤铁催化剂，且明显大于单纯SiC做载体制备的高溫催化剂，从而实现高溫条件下兼具大比 表面积和高效脱硝的有益效果。
【具体实施方式】
[001引本发明提供了一种SCR烟气脱硝催化剂，所述SCR烟气脱硝催化剂包括载体、活性 组分和辅料，其中载体包括碳化娃45份~65份、Ξ氧化二侣15份~30份，活性组分包括Ξ氧化 鹤3份~10份、五氧化二饥1.5份~2.5份、二氧化姉1份~4份、二氧化错1份~5份，辅料包括玻璃 纤维1份~5份、纸浆棉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 二侣为采用溶胶凝胶法制备的SiC-Al2化复合载体，该复合载体能够有效提高催化剂的比表 面积，增加了催化剂的高溫耐受性，拓宽了催化剂的工作溫度窗口。
[0014] 为了提高碳化娃和Ξ氧化二侣的分散效果，上述技术方案中碳化娃可W采用粒径 范围为lOnm~50nm的纳米级碳化娃，Ξ氧化二侣可W采用粒径范围为20nm~30nm的纳米级 丫-Ab化，其中二氧化错的作用是提高催化剂的催化效率，延长了催化剂的使用寿命，其中 二氧化姉的作用是提高催化剂的高溫稳定性，延长了催化剂的高效率，从而延长了催化剂 的使用寿命。
[0015] 上述技术方案中Ξ氧化鹤、五氧化二饥、玻璃纤维、纸浆棉、硬脂酸、聚氧化乙締、 二氧化姉和二氧化错均可采用市售产品。
[0016] 本发明还提供了一种上述催化剂的制备方法，该制备方法包括两个步骤:步骤一， 载体的制备： 先将阴离子表面活性剂与纳米级SiC颗粒混合分散，再利用Al2〇3溶胶对SiC颗粒进行 表面包覆改性，得到SiC-Ab化复合颗粒，向SiC-Ab化复合颗粒中加入二氧化姉和二氧化 错，加入棚氨化钢，洗涂、烘干、赔烧得到SiC-Al2化复合载体，其中所述阴离子表面活性剂为 十二烷基硫酸钢或十二烷基苯横酸钢，例如采用0.05g/l~0.25g/L的十二烷基硫酸钢溶液， 能够显著改善纳米级SiC颗粒的分散效果； 步骤二，催化剂的制备： 该催化剂的制备步骤可W采用现有技术中的制备方法，例如，将SiC-Ab化复合载体与 活性组分混炼，经过预挤出、陈腐、挤出、一次干燥、二次干燥、赔烧，得到SCR烟气脱硝催化 剂产品，其中预挤出压力IMpa~4Mpa;陈腐时间为1她~32h;挤出压力2Mpa~5Mpa，溫度26 °C~30°C; -次干燥时间为8天~12天;二次干燥时间为1天~2天;赔烧溫度580°C~650°C， 时间为20h~40h。
[0017] 上述技术方案首先通过阴离子表面活性剂改善SiC的分散性及表面特性，再利用 Ab化溶胶对SiC颗粒进行表面包覆改性，进一步改善SiC纳米粉的分散性，揽拌干燥后得到 比表面较大的SiC-Al2化复合载体，再对载体进行活性组分负载，得到的SCR烟气脱硝催化剂 产品经检测，在600°C高溫环境下脱硝效率达到85%W上，比表面积为85m 2/g，高于一般的饥 鹤铁催化剂，且明显大于单纯SiC做载体制备的高溫催化剂，从而实现高溫条件下兼具大比 表面积和高效脱硝的有益效果。
[0018] 将本发明的一种SCR烟气脱硝催化剂中各组分按照不同配比设计得到实施例一、 二、Ξ、四，并将上述实施例中脱硝效果最佳的一组中载体完全替换为碳化娃作为对比例 一，并将现有的W锐铁矿型Ti化作为载体的催化剂作为对比例二，将得到的产品自制管式 SCR反应器中进行脱硝反应活性评价，其中模拟烟气的组成为60化pm N曲、60化pm NO和3% 〇2，总流速为350ml/min，设计反应溫度区间为430°C~670°C，反应器尾管进出口气体浓度 由Testo350-)(L烟气分析仪进行在线检测，其脱硝效率见下表1。
[0019] 并按照国家标准GB/T 19587-2004《气体吸附肥T原理测定固态物质比表面积的方 法》进行比表面积测定，其结果见下表1。
[0020] 表1催化剂中各组分的含量及脱硝性能
实验发现，本发明的脱硝催化剂在碳化娃与Ξ氧化二侣比例为65:20时催化剂脱硝效 率最高，在600°C高溫环境的脱硝率能保持在85%W上，明显优于其他SCR脱硝催化剂； 比较而言，使用锐铁矿型Ti化作为载体的脱硝催化剂，由于高溫条件下锐铁矿型Ti化 向金红石型Ti化转变，脱硝效率急剧降低，因此不适合高溫环境； 并且，本发明的脱硝催化剂比表面积较单纯使用碳化娃为载体的催化剂更高，更有利 于高溫条件下持久稳定脱硝，有益效果显著，同时Ξ氧化二侣成本更低，更适合规模化生产 应用。
【主权项】
1. 一种SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述SCR烟气脱硝催化剂包括载体、活性组分 和辅料，其中各组分的重量份数按照以下比例： 载体 碳化娃 45份~65份 三氧化二铝 15份~30份 活性组分 三氧化钨 3份~10份 五氧化二1凡 1.5份~2.5份 二氧化铈 1份~4份 二氧化锆 1份~5份 辅料 玻璃纤维 1份~5份 纸衆棉 1份~5份 硬脂酸 1份~4份 聚氧化乙烯 1份~3份 制备而成。2. 如权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述碳化硅和三氧化二 铝为SiC-Al2〇 3复合载体。3. 如权利要求2所述的一种SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述碳化硅为粒径范围 为10nm~50nm的纳米级碳化娃，所述三氧化二错为粒径范围为20nm~30nm的纳米γ -Al2〇3〇4. 如权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述SCR烟气脱硝催化剂 中碳化硅含量的重量分数为55份~65份，三氧化二铝含量为18份~30份，三氧化钨含量为4份 ~8份，二氧化铈含量为2份~4份，二氧化锆含量为2份~5份。5. -种如权利要求1所述的SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括两个步骤:步骤一，载 体的制备;步骤二，催化剂的制备;其特征在于， 所述步骤一中，先将阴离子表面活性剂与纳米级SiC颗粒混合分散，再利用Al2〇3溶胶对 SiC颗粒进行表面包覆改性，得到SiC-Al2〇3复合颗粒，并制备得到SiC-Al2〇3复合载体； 所述步骤二中，将SiC-Al 2〇3复合载体与活性组分混炼，经过预挤出、陈腐、挤出、一次干 燥、二次干燥、焙烧，得到SCR烟气脱硝催化剂产品。6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述阴离子表面活性剂 为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。7. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，向SiC-AI2O3复合颗粒中 加入二氧化铈和二氧化锆，加入硼氢化钠，洗涤、烘干、焙烧得到SiC-Al 2〇3复合载体。
【专利摘要】本发明涉及一种SCR烟气脱硝催化剂，属于烟气脱硝技术领域，所述SCR烟气脱硝催化剂包括载体、活性组分和辅料，其中载体包括碳化硅45份~65份、三氧化二铝15份~30份，活性组分包括三氧化钨3份~10份、五氧化二钒1.5份~2.5份、二氧化铈1份~4份、二氧化锆1份~5份，辅料包括玻璃纤维1份~5份、纸浆棉1份~5份、硬脂酸1份~4份、聚氧化乙烯1份~3份。该技术方案中碳化硅和三氧化二铝为采用溶胶凝胶法制备的SiC-Al2O3复合载体，该复合载体能够有效提高催化剂的比表面积，增加了催化剂的高温耐受性，拓宽了催化剂的工作温度窗口，有益效果显著。本发明还提供了一种上述脱硝催化剂的制备方法，该方法生产的脱硝催化剂兼具大比表面积和较高的脱硝率，市场前景广阔。
【IPC分类】B01J27/224, B01D53/86, B01D53/56
【公开号】CN105521806
【申请号】CN201510917159
【发明人】李林朝, 刘江峰, 徐辉
【申请人】安徽省元琛环保科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月14日