专利名称：一种scr烟气脱硝催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术：
氮氧化物对环境构成危害的污染源主要是源于人类活动造成，全世界年排放污染量约为86*106吨，其主要来自工业和交通运输燃料燃烧的排放，还有部分来自硝酸厂、硫酸厂、氮肥厂、染料厂、炸药厂等生产和应用硝酸的工业部门的排放，是造成大气污染的主要污染源之一。随着我国工业化进程不断加快，NOxS染日趋严重。在2011年7月颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)(代替GB13223-2003)中，调整了大气污染物排放浓度限值，规定了自2012年I月I日起，新建火力发电锅炉及燃气轮机组执行100 mg/m3的氮氧化物排放限值。同时，“十二五”期间我国将加大节能减排力度，增加脱硝(NOjJA除)这一约束性硬指标。选择性催化还原(SCR)脱硝因效率高、技术成熟，是目前国内外应用最为广泛的技术。但其所用的催化剂均为剧毒的V-Ti体系，同时由于锐钛矿TiO2易发生晶型转化和V2O5成本高等原因，使V2O5/ TiO2催化剂的应用受到限制。因此，研制国内自主创新的廉价、无毒、可弃性SCR烟气脱硝催化剂具有十分重要的意义。现有的关于CuO-Al2O3体系的SCR烟气脱硝催化剂，均是将CuO负载在涂有Al2O3的蜂窝状堇青石载体上制成蜂窝状堇青石基CuO-Al2O3催化剂。其中，Al2O3涂膜的制备方法及涂敷效果是影响催化剂脱硝活性的因素之一。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明的目的是提供一种脱硝效率高、成本低廉、工艺简单、环保且不会造成二次污染的SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法。本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的
一种SCR烟气脱硝催化剂，包括载体、催化活性组分和助催化剂，其特征在于载体为涂敷Al2O3膜的堇青石蜂窝状陶瓷，活性组分为氧化铜，助催化剂为锰、镧或铈的氧化物中的一种。在本发明中，可选择的Al2O3包括但不限于a-Al203、@-Al2O3、Y-Al2O3，最适宜的为Y -Al2O3,其质量百分含量为广20%，优选为3 10% ;氧化铜质量百分含量为f 15%，更优选为2 10 % ;锰、镧、或铈的氧化物的质量百分含量为f 10%，更优选1-5%。本发明中的另一目的是提供一种上述SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤
(1)Y -Al2O3膜浸溃液的制备将铝盐溶于蒸馏水中配置成溶液A ；
(2)Y-Al2O3膜的负载将堇青石蜂窝状载体浸溃于A溶液中，浸溃结束后，干燥、放于马弗炉内焙烧，即制得涂膜载体B ;
(3)活性组分浸溃液的制备将铜盐溶于蒸馏水中配置成溶液，并添加锰、镧或铈盐的一种配制成稳定金属盐溶液C ；
(4)活性组分的负载将涂膜载体B浸溃于C溶液中，浸溃结束后，干燥、放于马弗炉内焙烧，即制得催化剂所述催化剂。在本发明中，步骤I所述的铝盐优选为那些在高温(例如马弗炉内焙烧后)分解的盐，包括但不限于硝酸盐，优选为硝酸铝的水合物，例如Al (NO3) 3 9H20 ；A1 (NO3) 3 9H20的用量控制在每250ml溶液110. 0-368. 0 g的范围内，例如120.3 g、220. 7 g、354. 7 g等。进一步的，在步骤2中，堇青石蜂窝状载体的用量为50. 0-100.0 g，优选为50. 0-80. 0 go在本发明中，步骤3所述的铜盐及锰、镧、铈盐优选为那些在高温(例如马弗炉内焙烧后)分解的盐，包括但不限于硝酸盐；铜盐，优选为Cu(NO3)2 3H20，其用量控制在每
250ml溶液60. 0-250. 0 g的范围内，例如60.8 g、151. 9g或243.1g ;锰、镧、铈盐，优选为Mn (NO3) 2、La (NO3)3 6H20、Ce (NO3) 3 6H20 其用量为 0. 1-0. 5 g/cm3。作为优选，本发明的步骤⑵和⑷中焙烧的温度为300 ° C 600 ° C，时间I 4h，干燥方式可为自然阴干，时间24 48 h;此外，步骤(2)中的干燥方式也可为鼓风干燥箱干燥，温度60°C 120。。，8 24 h。本发明的所述SCR烟气脱硝催化剂在工作中一般采用如下方式将催化剂加热到2500C 400°C，通入含NOx的待处理烟气，脱硝效率> 85%。本发明能达到以下技术效果本发明所制备的催化剂制备方法简单、原料廉价易得且对环境不产生二次污染，在250°C 400°C温度区间内，可达到彡85% SCR脱硝活性。
图1是本发明中的催化剂活性测试装置图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。实施例I
(1)将220.7 g Al (NO3) 3 9H20溶于蒸馏水中直至完全溶解，然后置于250 mL容量瓶中加水至刻度，即配置成Y -Al2O3膜浸溃液；
(2)将100.0g堇青石蜂窝状载体浸溃于步骤(I)配置好的涂膜液中，浸溃结束后，干燥、放于马弗炉内焙烧，温度300°C ^600oC, T4 h，即制得涂膜载体；
(3)将60.8 g Cu(N03)2.3H20&50.5 g Mn (NO3)2溶液溶于蒸馏水中直至完全溶解，然后置于250 mL容量瓶中加水至刻度，即配成Cu-Mn浸溃溶液；
(4)将步骤(2)制得的涂膜载体浸溃在步骤(3)配制好的Cu-Mn浸溃溶液中，取出自然阴干48 h后，经马弗炉500°C焙烧3 h，即得催化剂成品。催化剂的活性测试方法
将催化剂装入反应管中，温度由管式电阻炉进行程序控制。混合气体模拟烟气，由相应的钢瓶提供。相应混合气体所占的比例(体积分数)为nNQ= 1000 ppm,nra3 = 1200 ppm, 02%=1%，剩余气体采用N2气作为平衡气，气态空速为500( '分析出口气体NO含量并计算脱硝效率X
权利要求
1.一种SCR烟气脱硝催化剂，包括载体、催化活性组分和助催化剂，其特征在于载体为涂敷Al2O3膜的堇青石蜂窝状陶瓷，活性组分为氧化铜，助催化剂为锰、镧或铈的氧化物中的一种。
2.如权利要求I所述的SCR烟气脱硝催化剂，其中所述Al2O3为α-Α1203> β -Al2O3或Y -Al2O3J 优选 Y -Α1203。
3.如权利要求I或2所述的SCR烟气脱硝催化剂，其中所述Al2O3的质量百分含量为广20%，优选为3 10% ;氧化铜质量百分含量为f 15%，优选为2 10 % ;锰、镧、或铈的氧化物的质量百分含量为广10%，更优选1-5%。
4.一种制备如权利要求1-3任一项所说的SCR烟气脱硝催化剂方法，包括以下步骤 (1)Y -Al2O3膜浸溃液的制备将铝盐溶于蒸馏水中配置成溶液A ； (2)Y-Al2O3膜的负载将堇青石蜂窝状载体浸溃于A溶液中，浸溃结束后，干燥、放于马弗炉内焙烧，即制得涂膜载体B ; (3)活性组分浸溃液的制备将铜盐溶于蒸馏水中配置成溶液，并添加锰、镧或铈盐的一种配制成稳定金属盐溶液C ； (4)活性组分的负载将涂膜载体B浸溃于C溶液中，浸溃结束后，干燥、放于马弗炉内焙烧，即制得所述催化剂。
5.如权利要求4所述的方法，其中步骤(I)所述的铝盐为硝酸盐，优选为Al (NO3) 3·9Η20;其用量控制在每250ml溶液110. 0-368. O g的范围内。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中步骤(2)中堇青石蜂窝状载体的用量为50.0-100. O g，优选为 50. 0-80. O g。
7.如权利要求4-6任一项所述的方法，其中步骤(3)所述的铜盐为Cu(NO3)2· 3H20,其用量控制在每250ml溶液60. 0-250. O g的范围内；锰、镧或铈盐分别Mn (NO3) 2、La (NO3) 3 · 6H20 或 Ce (NO3) 3 · 6H20，其用量为 O. 1-0. 5 g/cm3。
8.如权利要求4-6任一项所述的方法，其中步骤(2)和(4)中焙烧的温度为300°C 600°C，时间Γ4 h，干燥方式为自然阴干，时间24 48 h。
9.如权利要求4-6任一项所述的方法，其中步骤(2)中的干燥方式为鼓风干燥箱干燥，温度 60。。 120。。，8 24 h。
10.如权利要求1-3任一项所述SCR烟气脱硝催化剂在处理含NOx的烟气中的应用，包括将SCR烟气脱硝催化剂加热到250 ° C 400 ° C，通入含NOx的待处理烟气。
全文摘要
本发明公开了一种SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂包括载体、催化活性组分和助催化剂，其特征在于载体为涂敷Al2O3膜的堇青石蜂窝状陶瓷，活性组分为氧化铜，助催化剂为锰、镧或铈的氧化物中的一种。本发明所制备的催化剂制备方法简单、原料廉价易得且对环境不产生二次污染，在250℃~400℃温度区间内，可达到≥85%SCR脱硝活性。
文档编号B01J23/889GK102974363SQ20121052559
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者冯雅晨, 张新波, 谭青, 李泽军, 杨宽辉, 易竖棚 申请人:西南化工研究设计院有限公司