一种scr烟气脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种脱硝催化剂，特别是一种SCR烟气脱硝催化剂，本发明还涉及一 种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，属于烟气脱硝技术领域。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物（NOx)是一种具有极大危害的大气污染物，对人体健康和动植物生存都 会造成一定的伤害，如形成酸雨、光化学烟雾等，在环保意识和要求越来越强烈的今天，如 何除去氮氧化物的排放，成为越来越急迫的问题。选择性催化还原(简称SCR)脱硝是指在 一定温度和催化剂作用下，利用还原剂NH3、甲烷、硫脲、C0、H2等还原剂选择性地将NO .还原 为无污染的N2，从而达到净化空气的目的，SCR脱硝技术具有反应温度较低，净化率高，运行 可靠，二次污染小等优点，在工业使用中应用广泛。
[0003] 目前，在SCR系统中，通常以锐钛型二氧化钛为载体，负载钒氧化物作为活性物 质。其中，载体占脱硝催化剂重量的80%~90%，其性能直接关系到脱硝率。由于二氧化钛 具有良好的尺寸效应、表面效应，适合脱硝催化剂对载体的需求。国内生产的脱硝催化剂载 体1102制作过程不容易成型脱模，且孔隙度不理想，在高温条件下长期使用后，锐钛型二氧 化钛的微细晶粒极易生长向金红石型转变，造成大晶粒的硬性团聚，比表面积下降，催化活 性下降，从而产生脱硝效率低、使用寿命短的问题。目前国内以1102为载体的SCR催化剂 脱硝率只有80%~85 %，使用寿命为25000h左右，如果长期在高温烟气中使用，寿命会大 大降低，不利于生产的顺利进行。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能适应较高工作温度的脱硝催 化剂，具体技术方案如下： 一种SCR烟气脱硝催化剂，所述脱硝催化剂的包括载体、活性成分及辅料，三者重量份 数为： 载体 65~95份 活性成分 5. 5~15. 5份 辅料 4~16份 所述载体包含有重量份数为65~85份的碳化硅。
[0005] 作为上述技术方案的改进，所述碳化娃为粒径在IOnm~50nm范围的纳米碳化娃。
[0006] 作为上述技术方案的改进，所述载体中还含有重量份数为1~4份的二氧化铈。
[0007] 作为上述技术方案的改进，所述载体中还含有重量份数为2~6份的二氧化锆。
[0008] 作为上述技术方案的改进，所述活性成分包括重量份数为4~13份的三氧化钨以 及1. 5~2. 5份的五氧化二?凡。
[0009] 作为上述技术方案的改进，所述辅料包括重量份数为1~6份的玻璃纤维、1~5 份的纸浆棉、1~3份的硬脂酸、1~2份的聚氧化乙烯。
[0010] 上述技术方案提供了一种载体主要成分为碳化硅的脱硝催化剂，能够在60(TC条 件下保持较高的催化效率，从而解决传统钛系催化剂在该温度条件下失活的问题，有益效 果显著。
[0011] 本发明还提供了一种上述SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，具体技术方案如下： 一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括两步：载体制备；催化剂制备；所述载体制 备工艺为，将65~85份碳化硅与硝酸混合加入水热釜中加热至杂质溶解，过滤后烘干后得 到碳化硅粉末，向碳化硅粉末中加入1~4份的二氧化铈和2~6份的二氧化锆，加入硼氢 化钠，在碳化硅表面负载铈、锆单质，洗涤、烘干、焙烧后得到改性碳化硅载体。
[0012] 作为上述技术方案的改进，所述催化剂制备方法包括以下工艺： 首先，制备活性成分溶液，将偏钒酸铵、单乙醇胺和水混合制成偏钒酸铵溶液，将钨酸 铵、草酸溶液和水混合制成钨酸铵溶液； 然后，混炼机混炼，将改性碳化硅载体加入到混炼机中，低速下加入偏钒酸氨溶液、钨 酸铵溶液、玻璃纤维、纸浆棉、硬脂酸、聚氧化乙烯，进行混炼； 最后，成品制备，混炼完成后经陈腐、预挤出、挤出、一次干燥、二次干燥、焙烧，得到SCR 烟气脱硝催化剂产品。
[0013] 作为上述技术方案的改进，所述成品制备工艺中，陈腐时间为18h~32h ;预挤出 压力IMpa~4Mpa ;挤出压力2Mpa~5Mpa，温度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；焙烧温度580°C~650°C，时间为20h~40h。
[0014] 上述技术方案采用酸水热法对碳化硅进行表面氧化，再利用硼氢化钠的强还原性 将金属盐还原成金属单质，沉积在载体表面，然后经过焙烧，得到改性碳化硅载体，再将载 体、活性成分、辅料进行混炼，得到最终的催化剂产品，能够实现该SCR烟气脱硝催化剂的 产业化生产，具有显著的实用价值。
【具体实施方式】
[0015] 本发明提供了一种SCR烟气脱硝催化剂，所述脱硝催化剂的包括载体、活性成分 及辅料，三者重量份数为： 载体 65~95份 活性成分 5. 5~15. 5份 辅料 4~16份 该技术方案中载体包含有重量份数为65~85份的碳化硅，碳化硅具有高硬度、高耐腐 蚀性以及较高的高温强度等特点，能够在600°C条件下保持较高的催化效率，从而解决传统 钛系催化剂在该温度条件下失活的问题。进一步地，碳化娃为粒径在IOnm~50nm范围的 纳米碳化硅，纳米碳化硅具有比表面积大、高表面活性、松装密度低、硬度高、耐磨性能好、 高热传导率、低热膨胀系数及高温强度大等特点，符合脱硝催化剂对载体的要求。
[0016] 进一步地，载体中还含有重量份数为1~4份的二氧化铈，现有技术中，常将二氧 化铈用作汽车尾气催化剂中，利用化学反应将碳氧化物、碳氢化合物、氮氧化物分解成水、 氮气和二氧化碳，实验发现，将二氧化铈用在载体成分主要为碳化硅的脱硝催化剂中，能够 对碳化硅表面进行掺杂改性，能够一定程度上提高催化剂的脱硝效率，降低催化剂中毒的 可能性，延长催化剂的使用寿命。
[0017] 进一步地，载体中还含有重量份数为2~6份的二氧化锆，二氧化锆具有良好的热 稳定性及化学稳定性、优良的高温导电性、较高的高温强度和韧性、良好的稳定性和抗腐蚀 性，并且具有较高的热膨胀系数，试验中发现，高温条件下，掺杂有二氧化锆的碳化硅载体 会出现体积变化，此时载体会内产生一定量的显微裂纹，这种显微裂纹在材料受到热应力 作用时，能起到吸收裂纹扩展能量的作用，抑制了裂纹的扩展，提高了材料的抗热震能力。 同时使用二氧化铈和二氧化锆对碳化硅载体进行表面改性，其中二氧化铈能够对二氧化锆 的晶型结构进行稳定，使其由单一的单斜相转变成双晶结构的四方相和立方相，这种结构 在常温下能保持原有的四方相和立方相，并具有高温稳定性，从而保证了碳化硅载体在较 高比表面积的前提下，能够适应高温窑炉烟气脱硝的工作环境。
[0018] 在上述实施例中，活性成分可以采用现有SCR脱硝催化剂中的相应组分，例如采 用重量份数为4~13份的三氧化钨以及1. 5~2. 5份的五氧化二钒；同时，在脱硝催化剂 的制备过程中，还需要采用适当的辅料来实现活性组分与载体的均匀混合，其成分可以采 用现有技术中相