本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及一种用于火电厂、各种工业锅炉烟气的多效脱硝催化剂及其制备方法，属于大气污染控制
技术领域：
。
背景技术：
：NOX(硝)排放造成的酸雨现象和光化学烟雾给生态环境和人类健康带来很大危害，早已在全球范围内引起关注。NOX的来源很广，主要来自化石燃料(煤炭、石油和天然气)的燃烧过程，包括火力发电厂、冶炼厂以及燃煤燃油的工业锅炉、窑炉等排放的烟气，在排放的各种过程中，约90％来自燃料燃烧过程，其中火电厂排放量最大。目前，氨选择性催化还原(SCR)NOX技术被广泛用于固定源烟气脱硝，其经济有效、成熟可靠。该技术的核心之一是催化剂，其性能直接影响SCR系统的整体脱硝效果。国外经过30余年的工业实践，确立了以V2O5/TiO2为核心组分、以WO3或MoO3为助催化剂的SCR催化体系，且一般以蜂窝式或多孔的V2O5/TiO2脱硝催化剂效果为最好。但是在烟气排放过程中，烟气中还含有大量的高浓度的飞灰颗粒，这些高浓度的飞灰颗粒容易吸附在脱硝催化剂的表面或空隙中，堵塞脱硝催化剂的多孔结构，使烟气与脱硝催化剂的接触面积减少，造成催化剂脱硝活性降低，使用寿命降低。同时烟气中还含有一定量的CO，CO是一种对血液和神经系统毒性很强的污染物。空气中的CO通过呼吸系统，进入人体血液内，与血液中的血红蛋白、肌肉中的肌红蛋白、含二价铁的呼吸酶结合，形成可逆性的结合物。CO与血红蛋白的结合，不仅降低了血球携带氧的能力，而且还抑制、延缓氧血红蛋白的解析和释放，导致机体组织因缺氧而坏死，严重者则可能危及人的生命。目前关于脱硝催化的研究大部分都集中在防止脱硝催化剂SO2中毒的方向 上，且有了一定的研究成果。很少有人关注在在脱硝的过程中同时脱除另外一种或几种烟气成分的研究领域。因此有必要寻找一种催化活性高、既能催化NOX，又能脱除其他烟气成分的脱硝催化剂。技术实现要素：本发明的目的是针对上述问题，提供一种多效脱硝催化剂及其制备方法，该脱硝催化剂脱硝活性高，SO2氧化率低，活性温度窗口宽，在脱硝的同时又能有效除去CO，且不易被飞灰颗粒堵塞。本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种多效脱硝催化剂，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质量百分比计，所述活性组分包括：1-4％的MoO3、1-3％的WO3、5-15％的V2O5、3-8％的Co3O4、1-3％的Nd2O3，所述载体包括15-25％的蛭石、20-30％的膨胀蛭石、20-30％的粒径在15-25nm的多孔陶瓷材料。优选的，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质量百分比计，所述活性组分包括：2％的MoO3、1.5％的WO3、10％的V2O5、6％的Co3O4、1.5％的Nd2O3，所述载体包括25％的蛭石、24％的膨胀蛭石、30％的粒径在15-25nm的陶瓷材料。进一步的，所述多孔陶瓷材料的主要成分为镁、铝、硅或钛的氧化物中的一种或几种。进一步的，所述蛭石、膨胀蛭石的粒径均为30-50nm。所述多效脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将载体蛭石、膨胀蛭石、陶瓷材料超声清洗、干燥后，加入酸溶液中搅拌煮沸，待冷却后，用蒸馏水将载体表层及孔洞中残余酸液清洗干净，烘干备用；(2)称取V、Co的可溶性盐，于高压反应釜中用蒸馏水溶解，然后加入步骤(1)处理的蛭石、膨胀蛭石、陶瓷材料混合载体和乳化剂，搅拌3-8h，按比例加入沉淀剂，然后在加热条件下搅拌5-8h，过滤洗涤烘干后300-500℃煅烧 3-6h，研磨粉碎，得催化剂前驱体；(3)称取Mo、W、Nd的可溶性盐，加入步骤(2)制得的催化剂前驱体，搅拌3-5h后，将所得浆液在喷雾干燥成型装置中喷雾干燥成型，得到颗粒物，所得颗粒物于300-500℃下煅烧4-10h，得到所述催化剂。进一步的，步骤(1)中，所述的酸溶液为质量浓度为30-75％的硝酸、盐酸或草酸溶液，搅拌煮沸时间为2-4h。进一步的，步骤(2)中，所述的乳化剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚乙二醇中的一种。进一步的，所述的沉淀剂为氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种。本发明的有益效果是：1、本发明的催化剂载体由蛭石、膨胀蛭石和多孔陶瓷材料混合而成，膨胀蛭石里面含有丰富的毛细孔，以蛭石、膨胀蛭石和多孔陶瓷材料为载体，具有很大的孔容和比表面积，有很大的空间容纳烟气以进行脱硝反应，且蛭石在高温条件下可以膨胀数十倍，可以预防烟气中高浓度的飞灰颗粒吸附在脱硝催化剂的表面或空隙中，即使堵塞了脱硝催化剂的多孔结构，蛭石膨胀后，可以撑开催化剂的多孔结构，使飞灰颗粒脱落或多孔结构疏通，保证催化剂的活性，且蛭石吸水性强，可以吸收烟气中的H2O，防止催化剂H2O中毒。2、本发明的催化剂中以V2O5、Co3O4为核心组分，MoO3、WO3、Nd2O3为助催化剂，本发明人经过多次不懈的实验研究，寻找出了一组MoO3、WO3、Nd2O3助催化剂的添加量，使得本发明的催化剂抗SO2中毒能力强，且发现加入Nd2O3后，本发明的催化剂抗SO2中毒能力增强；V2O5主要催化脱硝，而Co3O4则对CO具有吸附分解作用，在脱硝的过程中，还能进行烟气中CO的吸收分解，降低烟气对大气中CO的排放。3、本发明的催化剂中的Co3O4能够有效的吸附CO，而CO与NOX在高温下能发生氧化还原反应，因有Co3O4的吸附、催化分解作用，使得CO聚集在催化剂上，在较低温度下就能还原NOX，使得烟气中的CO可以作为NOX还原剂， 从而减少了CO的排放量。4、本发明的载体经过酸改性后，在除去了材料中的易于反应的杂质后，还使得载体的表面及空隙中的酸性位点增多，能提高催化剂中的活性成分的分散性，且促使催化剂中形成较多的聚合态V氧化物，提高了V2O5的脱硝性能，且本发明的制备方法中，在载体上生成V2O5和Co3O4后，又进行MoO3、WO3、Nd2O3的生成，使得MoO3、WO3、Nd2O3助催化剂生成于V2O5和Co3O4的表面，能更好的增强抗SO2中毒能力。5、本发明所制备的催化剂活性温度窗口宽，在80～400℃范围内具有较高的SCR脱硝效率，NO转化率可达到90％以上，价格低，寿命长，脱硝和消除CO可同时进行。具体实施方式下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1一种多效脱硝催化剂，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质量百分比计，所述活性组分包括：1％的MoO3、3％的WO3、15％的V2O5、8％的Co3O4、3％的Nd2O3，所述载体包括粒径均为30-50nm的15％的蛭石、30％的膨胀蛭石和25％的粒径在15-25nm的多孔Al2O3。所述多效脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将载体蛭石、膨胀蛭石、多孔Al2O3超声清洗、干燥后，加入质量浓度为30％D草酸溶液中搅拌煮沸4h，待冷却后，用蒸馏水将载体表层及孔洞中残余酸液清洗干净，烘干备用；(2)称取NH4VO3、Co(NO3)2，于高压反应釜中用蒸馏水溶解，然后加入步骤(1)处理的蛭石、膨胀蛭石、多孔Al2O3混合载体和聚乙烯醇，搅拌5h，按比例加入碳酸氢铵，然后在加热条件下搅拌6h，过滤洗涤烘干后400℃煅烧4h，研磨粉碎，得催化剂前驱体；(3)称取Na2MoO4、Na2WO4·2H2O、NdCl3，加入步骤(2)制得的催化 剂前驱体，搅拌4h后，将所得浆液在喷雾干燥成型装置中喷雾干燥成型，得到颗粒物，所得颗粒物于400℃下煅烧7h，得到所述催化剂。实施例2一种多效脱硝催化剂，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质量百分比计，所述活性组分包括：2％的MoO3、1.5％的WO3、10％的V2O5、6％的Co3O4、1.5％的Nd2O3，所述载体包括粒径均为30-50nm的25％的蛭石、24％的膨胀蛭石、30％的粒径在15-25nm的多孔TiO2。所述多效脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将载体蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2超声清洗、干燥后，加入质量浓度为50％硝酸溶液中搅拌煮沸3h，待冷却后，用蒸馏水将载体表层及孔洞中残余酸液清洗干净，烘干备用；(2)称取NaVO3、CoCl2，于高压反应釜中用蒸馏水溶解，然后加入步骤(1)处理的蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2混合载体和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌3h，按比例加入氨水，然后在加热条件下搅拌5h，过滤洗涤烘干后300℃煅烧6h，研磨粉碎，得催化剂前驱体；(3)称取Na2MoO4、Na2WO4·2H2O、Nd(NO3)3，加入步骤(2)制得的催化剂前驱体，搅拌3h后，将所得浆液在喷雾干燥成型装置中喷雾干燥成型，得到颗粒物，所得颗粒物于300℃下煅烧10h，得到所述催化剂。实施例3一种多效脱硝催化剂，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质量百分比计，所述活性组分包括：4％的MoO3、1％的WO3、12％的V2O5、4％的Co3O4、1％的Nd2O3，所述载体包括粒径均为30-50nm的20％的蛭石、28％的膨胀蛭石、30％的粒径在15-25nm的多孔TiO2。所述多效脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将载体蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2超声清洗、干燥后，加入质量浓度为75％盐酸溶液中搅拌煮沸2h，待冷却后，用蒸馏水将载体表层及孔洞中残 余酸液清洗干净，烘干备用；(2)称取NaVO3、CoCl2，于高压反应釜中用蒸馏水溶解，然后加入步骤(1)处理的蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2混合载体和聚氧化乙烯，搅拌8h，按比例加入碳酸铵，然后在加热条件下搅拌8h，过滤洗涤烘干后500℃煅烧3h，研磨粉碎，得催化剂前驱体；(3)称取(NH3)2MoO4、Na2WO4·2H2O、Nd(NO3)3，加入步骤(2)制得的催化剂前驱体，搅拌5h后，将所得浆液在喷雾干燥成型装置中喷雾干燥成型，得到颗粒物，所得颗粒物于400℃下煅烧4h，得到所述催化剂。对比例1一种多效脱硝催化剂，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质量百分比计，所述活性组分包括：2％的MoO3、1.5％的WO3、10％的V2O5、1.5％的Nd2O3，所述载体包括粒径均为30-50nm的25％的蛭石、30％的膨胀蛭石和30％的粒径在15-25nm的多孔TiO2。所述多效脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将载体蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2超声清洗、干燥后，加入质量浓度为50％硝酸溶液中搅拌煮沸3h，待冷却后，用蒸馏水将载体表层及孔洞中残余酸液清洗干净，烘干备用；(2)称取NaVO3、CoCl2，于高压反应釜中用蒸馏水溶解，然后加入步骤(1)处理的蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2混合载体和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌3h，按比例加入氨水，然后在加热条件下搅拌5h，过滤洗涤烘干后300℃煅烧6h，研磨粉碎，得催化剂前驱体；(3)称取Na2MoO4、Na2WO4·2H2O、Nd(NO3)3，加入步骤(2)制得的催化剂前驱体，搅拌3h后，将所得浆液在喷雾干燥成型装置中喷雾干燥成型，得到颗粒物，所得颗粒物于300℃下煅烧10h，得到所述催化剂。对比例2一种多效脱硝催化剂，所述催化剂由活性组分和载体组成，以催化剂的质 量百分比计，所述活性组分包括：2％的MoO3、3％的WO3、10％的V2O5，所述载体包括均为30-50nm的25％的蛭石、30％的膨胀蛭石和30％的粒径在15-25nm的多孔TiO2。所述多效脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将载体蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2超声清洗、干燥后，加入质量浓度为50％硝酸溶液中搅拌煮沸3h，待冷却后，用蒸馏水将载体表层及孔洞中残余酸液清洗干净，烘干备用；(2)称取NaVO3、CoCl2，于高压反应釜中用蒸馏水溶解，然后加入步骤(1)处理的蛭石、膨胀蛭石、多孔TiO2混合载体和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌3h，按比例加入氨水，然后在加热条件下搅拌5h，过滤洗涤烘干后300℃煅烧6h，研磨粉碎，得催化剂前驱体；(3)称取Na2MoO4、Na2WO4·2H2O、Nd(NO3)3，加入步骤(2)制得的催化剂前驱体，搅拌3h后，将所得浆液在喷雾干燥成型装置中喷雾干燥成型，得到颗粒物，所得颗粒物于300℃下煅烧10h，得到所述催化剂。将本发明的实施例和对比例制备的脱硝催化剂置于反应温度为400℃，空速为5000h-1，组成为1650ppmSO2、500ppmNO、5.4％O2、3.5％H2O、且NH3/NO比为0.9的烟气流中，检测稳态NO、CO的脱除率，SO2中毒率。具体测试参见表1。表1检测结果稳态NO脱除率CO脱除率SO2中毒率实施例192.7％86.3％0.4％实施例293.1％87.2％0.3％实施例393.0％87.0％0.3％对比例193％1.2％0.3％对比例290.2％85.6％0.6％基于表1中列出的测试数据可以看出：本发明的催化剂可以有效的脱除NO， 在脱硝的同时还是分解催化CO，添加Nd2O3后，其SO2氧化率降低，即本发明的多效脱硝催化剂具有更高的催化活性，更低的SO2中毒率，且能有效的除去CO。以上所述是本发明的优选实施方式，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本
发明内容并加以实施，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3