一种低成本scr脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境催化技术领域，涉及一种低成本SCR脱硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染物之一，能够导致光化学烟雾、酸雨、臭氧层 破坏等重大环境问题，同时具有生物呼吸毒性。NO x的来源可分为自然源和人为源，在人为 源中，以燃煤电厂烟气为代表的固定源占据了大约70%的排放份额，如何有效去除NO x成为 当今环境保护领域的的重要课题。以NH3为还原剂的选择性催化还原NOx(NH 3-SCR)技术自20 世纪70年代开始已经广泛应用于固定源烟气脱硝，目前该反应过程中催化剂至关重要，大 部分脱硝过程中的费用来自催化剂的老化和还原剂的消耗，其中脱硝催化剂的投资通常占 整个脱硝投资的40%~60%，而目前广泛应用的催化剂主要是WO 3或MoO3掺杂的V2〇5/Ti〇2体 系，一方面该催化剂存在一些缺陷如:低温反应活性差、反应温度窗口窄、活性组分V 2O5易升 华、高温时仏选择性下降等；另一方面该催化剂的生产技术目前主要被国外少数公司垄断， 如丹麦的托普索、日本的触媒化成等。目前我国生产的SCR催化剂也主要依靠引进国外技 术，其尚未真正实现国产化，因此，研发具有自主知识产权的SCR脱硝催化剂对我国烟气脱 硝具有重大意义。近些年，我国研发的SCR催化剂主要是以锐钛型TiO 2或分子筛为载体的催 化剂，但是其制作成本较高，阻碍了其广泛的应用。因此，寻求廉价SCR催化剂的制备方法， 对于推动固定源烟气脱硝具有重要的现实意义和经济价值。
[0003] 申请公开号为CN103301863B的中国发明专利《基于钢渣的SCR脱硝催化剂及其制 备方法》（申请号:CN201310282608.3)披露了 一种以固体冶金钢渣为原料，经酸洗干燥后制 成的表面积为4.8174~54.6885m2/g，平均孔径为64~IlOnm的SCR脱硝催化剂。该催化剂没 有添加活性组分、制备工艺简单，但是其反应温度窗口较窄150~250°C，脱硝效率为78~ 84%，其总体的催化效果有待于进一步改进。
[0004] 申请公开号为CN103894186B的中国发明专利申请《一种酸溶性钛渣制备钛锰系低 温脱硝催化剂材料的方法》（【申请号】CN201410130839.7)披露了一种在硫酸法生产钛白粉 工艺的基础上，削减工艺流程以保留有助于提高脱硝活性的元素，以酸溶性钛渣为原料，将 其进行酸解、水解后得到的偏钛酸为载体，采用共沉淀法加入乙酸锰制备的低温脱硝催化 材料的制备方法。该催化剂的制备成本较低，但是其存在制备步骤复杂苛刻、制备过程产生 大量废液和废渣。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中存在的不足，本发明公开一种低成本SCR脱硝催化剂及其制 备方法。
[0006] 本发明是采用如下技术方案实现的：
[0007] 1.-种低成本SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，是通过以下步骤实现的：
[0008] 步骤一将钛渣破碎，筛分出20~40目的钛渣溶于质量浓度为15wt %的氢氧化钠溶 液中，其中，钛渣和氢氧化钠溶液的质量体积比为0.3g/mL，置于70~90°C的水热釜中处理3 ~5h，然后将钛渣过滤洗涤至中性，再在105~120°C条件下干燥处理5~10h，最后于400°C 焙烧处理5h得到催化剂载体；
[0009] 步骤二称取V2O5前驱体0.064~0.193重量份、WO 3前驱体1.640~3.557重量份和与 前两者总重量相等的草酸溶于去离子水中，在室温下搅拌处理30min，再加入SnO 2前驱体 0.997~2.852重量份和CuO前驱体4.126~4.822重量份，搅拌30~90min;
[0010] 步骤三将催化剂载体置于步骤二所得的溶液中，在室温下将其置于超重力旋转填 充床中于100~200g的超重力下浸渍处理3~5h后，在110°C下蒸干水分，最后在空气气氛中 于550~650°C下煅烧4~6h，即得到SCR脱硝催化剂。
[0011] 进一步的改进，所述步骤一中，钛渣为高钛渣;反应温度为90°c，反应时间为3h;干 燥处理的温度为120°C，时间为5h;
[0012] 所述步骤二中，称取V2O5前驱体0.193g，所述V 2O5前驱体为偏钒酸铵;称取WO3前驱 体3.557g，所述WO 3前驱体为钨酸钠；以及3.75g草酸溶于IOOmL去离子水中，在室温下搅拌 处理30min;加入CuO前驱体5.894g，所述CuO前驱体为硝酸铜，以及SnO 2前驱体5.358g，所述 Sn〇2前驱体为四氯化锡，继续搅拌90min;
[0013] 所述步骤三中，将步骤一制得的41.5g催化剂载体置于步骤二所得的溶液中；在 200g的超重力下浸渍处理3h;在空气气氛中于650°C下煅烧4h。
[0014] 进一步的改进，所述V2O5前驱体为偏钒酸铵。
[0015] 进一步的改进，所述WO3前驱体为钨酸铵或钨酸钠。
[0016] 进一步的改进，所述SnO2前驱体为硫酸亚锡或四氯化锡。
[0017] 进一步的改进，所述CuO前驱体为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜。
[0018] 进一步的改进，所述钛渣为低钛渣或高钛渣中的一种。
[0019] -种由权利要求低成本SCR脱硝催化剂，包括以下重量份的组分： V2O5 0.1~0_3 份， WO3 3.0'5.0 份，
[0020] SnO2 1.4 ~ 6.2 , CuO 3.5 ~ 5.5 份， 催化剂载体 83 ~ 92份。
[0021] 进一步的改进，所述催化剂按包括以下重量份的组分： V2Q5 0.3#, WO3 5.0 份，
[0022] SnO2 6.2 份， CuO 5.5 份， 催化剂载体 83份。
[0023] 与现有技术相比本发明的优点为：
[0024] 1.本发明的催化剂采用廉价的钛渣作为催化剂载体，其原料成本较低；同时催化 剂的制备工艺简单，易于操作，在一定程度上降低了生产成本；
[0025] 2.对钛渣的适用范围广，无论高钛渣还是低钛渣都可以应用在本发明的催化剂 中，为钛渣的充分利用提供了一条新的途径；
[0026] 3.本发明所制备的催化剂较传统的催化剂反应温度窗口宽(200~500°C)，催化活 性高，同时将V2O5的含量从传统的1~2wt%降低到0.1~0.3wt%，大大降低了催化失活后对 环境造成的危害；
[0027] 4.本发明在浸渍过程中引入超重力处理，一方面可以使活性组分充分进入催化剂 的孔道内部，并得到均匀分散。另一方面与传统的浸渍法相比大大缩短了浸渍时间，提高了 催化剂的生产效率。
【具体实施方式】
[0028]为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、 目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此 列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。实施例中所用的 高钛渣和低钛渣的具体成分见表1和表2.
[0029]表1低钛渣成分组成
[0031]表2高钛渣成分组成
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例的低成本SCR脱硝催化剂的制备方法，是通过以下步骤实现的：
[0035] 步骤一将低钛渣破碎（成分如表1.1所示），筛分出150g的20~40目的钛渣溶于 500mL质量浓度为15wt%的氢氧化钠溶液中，置于70°C的水热釜中处理5h，然后将钛渣过滤 洗涤至中性，再在105°C条件下干燥处理IOh，最后于400°C焙烧处理5h得到催化剂载体； [0036] 步骤二分别称取0.064g偏钒酸铵、1.640g钨酸铵和1.704g草酸溶于IOOmL去离子 水中，在室温下搅拌处理30min，然后向其中加入4.126硝酸铜和0.997g硫酸亚锡继续搅拌