一种低温耐硫钒钛系脱硝催化剂及制备方法与流程

本发明涉及低温脱硝催化剂领域，尤其涉及一种低温耐硫钒钛系脱硝催化剂的制备方法。

背景技术：

氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，也是直接导致我国各地雾霾天、臭氧破坏、空气污染的重大因素。以氨气为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前烟气脱硝技术中最为成熟、高效的技术。

脱硝催化剂是该技术的核心，它的性能是决定整个系统的脱硝效果和经济性的主要因素。目前国内外市场上的脱硝催化剂的工作温度大多在290～400℃，属于中温催化剂，对一些工业锅炉等低温烟气的处理需要复杂的换热器系统。在低温烟气条件下，烟气中的SO_x会形成硫酸盐类物质毒害催化剂，加速催化剂的失活，缩短催化剂的使用寿命。

针对现有技术存在问题，研发具有低温高活性的耐硫脱硝催化剂，不仅可以减少对低温烟气再热而浪费大量的能耗，同时还可以缓解SO_x对催化剂的毒害作用，提高催化剂寿命。

技术实现要素：

为实现低温烟气下进行高活性的脱硝，减缓催化剂的失活，提高催化剂的寿命。本发明提供一种方法简单的低温耐硫钒钛系脱硝催化剂的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种低温耐硫钒钛系脱硝催化剂，采用浸渍法在催化剂载体表面负载V₂O₅、WO₃以及Ru的脱硝催化剂，催化剂的载体为TiO₂，催化剂活性成分为V₂O₅，助剂为WO₃和Ru。

进一步优选：催化剂各组分含量：TiO₂为70-95wt％，V₂O₅为0-10wt％，WO₃为0-20wt％，Ru为0.1-0.8wt％。进一步优选V₂O₅和WO₃均不为0。

进一步上述所述低温耐硫钒钛系脱硝催化剂的制备方法，步骤包括如下:

1)将草酸和偏钒酸铵溶于去离子水中，并使其在40-80℃条件下全部溶解；

2)将钨酸铵、三氯化钌依次加入到步骤1)生成的溶液中，使其继续在40-80℃条件全部溶解；

3)将TiO₂载体缓慢加入到步骤2)生成的溶液中，最终使其在40-80℃条件下全部呈粘稠状；

4)将步骤3)得到的粘稠状固体，在烘箱中烘干呈块状，然后放入马弗炉中，在200-300℃条件下焙烧2-5个小时，然后在400-500℃条件下焙烧2-5个小时，自然冷却到室温，筛分至20-120目备用。

上述制备方法各种原料草酸：偏钒酸铵的质量为(1-3)：1。

进一步优选：偏钒酸铵、钨酸铵、三氯化钌和二氧化钛的质量比为1:1.5:(0.1-0.15)：20。

本发明所具有的优点如下：

1、本发明可以降低脱硝催化剂的催化温度，使脱硝催化剂在150-400℃的温度范围内能够达到90％以上的脱硝效率，不需另外设置升温装置。

2、本发明脱硝催化剂具有优秀的低温耐硫性能，降低了催化剂在含硫烟气中的毒害作用，提高催化剂的使用寿命。

3、本发明提供的制备方法，原料来源丰富，操作简单，制备所需时间短，为以后工业化应用打下了基础。

附图说明

图1为V₂O₅-WO₃-Ru-TiO₂催化剂在不同温度下的脱硝效率图。其中曲线(No.1)、(No.2)、(No.3)分别对应实例1、实例2、实例3样品的脱硝效率曲线。

图2为实例1中所得1#催化剂的抗硫性能图。

图3为实例2中所得3#催化剂的抗硫性能图。

图4为所制得V₂O₅-WO₃-Ru-TiO₂样品的XRD谱图。其中曲线(No.1)、(No.3)分别对应实例1、实例3样品的XRD谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实例1：

将3g草酸和1g偏钒酸铵溶于40g去离子水中，并在40℃条件下全部溶解；将1.5g钨酸铵和0.1g三氯化钌依次加入到生成的溶液中，继续在40℃条件下使其全部溶解；最后将20gTiO₂载体缓慢加入到上述溶液中，并在40℃条件下使其全部呈粘稠状；将得到的粘稠状固体，放入烘箱中烘干，然后放入马弗炉中，在250℃条件下焙烧2个小时，然后在450℃条件下焙烧5个小时，自然冷却到室温，筛分至20-120目备用，得到1#催化剂。

实例2：

将6g草酸和2g偏钒酸铵溶于80g去离子水中，并在40℃条件下全部溶解；将3g钨酸铵和0.2g三氯化钌依次加入到生成的溶液中，继续在40℃条件下使其全部溶解；最后将40gTiO₂载体缓慢加入到上述溶液中，并在40℃条件下使其全部呈粘稠状；将得到的粘稠状固体，放入烘箱中烘干，然后放入马弗炉中，在250℃条件下焙烧2个小时，然后在450℃条件下焙烧5个小时，自然冷却到室温，筛分至20-120目备用，得到2#催化剂。

实例3：

将6g草酸和2g偏钒酸铵溶于80g去离子水中，并在40℃条件下全部溶解；将3g钨酸铵和0.25g三氯化钌依次加入到生成的溶液中，继续在40℃条件下使其全部溶解；最后将40gTiO₂载体缓慢加入到上述溶液中，并在40℃条件下使其全部呈粘稠状；将得到的粘稠状固体，放入烘箱中烘干，然后放入马弗炉中，在250℃条件下焙烧2个小时，然后在450℃条件下焙烧5个小时，自然冷却到室温，筛分至20-120目备用，得到3#催化剂。

测试例1：

分别以实例1的1#催化剂，实例2的2#催化剂，实例3的3#催化剂为例，进行脱硝活性测试。原料气组成部分为NOx(700ppm)、NH₃(700ppm)，5％O₂，N₂作为平衡气，空速为27000h^-1，测试催化剂在120-400℃的脱硝效率曲线，测试结果如图1。由测试结果可以看出，催化剂脱硝效率在150-400℃范围内都可以达到90％以上，高活性区间大，拥有良好的脱硝性能。图中No.1对应实例1的1#催化剂，No.2对应实例2的2#催化剂，No.3对应实例3的3#催化剂。

测试例2：

以实例1的1#催化剂进行抗硫实验。原料气组成部分为NOx(700ppm)、NH₃(700ppm)，5％O₂，SO₂浓度286mg/m³，N₂作为平衡气，空速为27000h^-1，在160℃条件下进行抗硫实验，测试结果如图2。测试时间52小时，脱硝效率由97.7％降到92.6％。图中No.1对应实例1的1#催化剂。

测试例3：

以实例3的3#催化剂进行抗硫实验。原料气组成部分为NOx(700ppm)、NH₃(700ppm)，5％O₂，SO₂浓度286mg/m³，N₂作为平衡气，空速为27000h^-1，在175℃和180℃条件下进行抗硫实验，测试结果如图3。温度在175℃时，测试时间240小时，脱硝效率由97％降到84.5％。温度在180℃时，测试时间146小时，脱硝效率由90％下降到85％。图中No.3对应实例3的3#催化剂。

测试例4：

分别以实例1的1#催化剂，实例3的3#催化剂，进行X-射线衍射测试，测试结果如图4。图中No.1对应实例1的1#催化剂，No.3对应实例3的3#催化剂，从图中可以看出，两种样品的XRD图仅出现TiO₂的特征衍射峰，在衍射角2θ＝25.3°时出现最高峰，其中V₂O₅、WO₃、Ru的特征衍射峰没有被观察到，可能是因为其负载量较少并且高度分散在催化剂表面。