[發(fā)明專利]超聲混合沉淀法制備成型選擇性催化還原脫硝催化劑的方法

有效

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• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101791549A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 仲兆平;姚杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J37/34;B01J37/03;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發(fā)明涉及一種成型選擇性催化還原脫硝催化劑的制備方法，屬于環(huán)境污染防 治與潔凈煤燃燒技術領域。

背景技術

煤炭是我國的主要一次能源，大量存在的燃煤電廠每年排出的NOx給環(huán)境帶了 巨大的破壞作用，氮氧化物(NOx)是酸雨和光化學煙霧污染致成氣體。我國NOx污 染日益嚴重，一些特大型城市的空氣氮氧化物濃度超標，氮氧化物的環(huán)境容量已基本處 于飽和狀態(tài)，一些地方甚至出現(xiàn)光化學煙霧。

我國于2004年1月1日起執(zhí)行新的《火電廠大氣污染物排放標準》 (GB13223-2003)，對NOx排放進一步嚴格規(guī)定；在《排污費征收使用管理條例》中 規(guī)定，從2005年7月起對NOx征收與SO₂相同的排污費。在我國電力工業(yè)環(huán)境保護“十 五”規(guī)劃中，也對電廠煙氣的NOx治理提出了具體的目標與要求。根據(jù)這些要求，我國 絕大多數(shù)燃煤電廠都須采取措施對NOx的排放進行控制。

選擇性催化還原法煙氣脫硝技術作為一種有效的NOx治理技術具有效率高，選 擇性強、可靠性好等優(yōu)點，經(jīng)過多年的發(fā)展，在發(fā)達國家得到了廣泛的應用，而在我 國才剛剛起步。選擇性催化還原(SCR)法脫硝的催化劑更換成本在運行費用中占 很大比重，目前所用的催化劑都是國外研制生產(chǎn)的，價格昂貴。并且，我國現(xiàn)有的 TiO₂等生產(chǎn)脫硝催化劑的原料還達不到技術要求，脫硝催化劑生產(chǎn)技術還不具備。 這些成了我國廣泛應用SCR法進行電廠煙氣脫硝處理的主要制約因素。為此，開發(fā) 出低成本國產(chǎn)化的SCR催化劑，形成自主知識產(chǎn)權技術并形成工業(yè)化生產(chǎn)將大大降 低我國煙氣脫硝的投資和運行費用，對我國煙氣NOx處理的發(fā)展，我國環(huán)境的改善 起巨大的推動作用。

傳統(tǒng)的SCR脫硝催化劑制備工藝中，通常采用在催化劑載體(如TiO₂)粉體上 浸漬加載助催化劑(如WO₃)和催化活性組分(如V₂O₅)的方法完成催化劑母料 的制備。母料與各種成型劑捏合并壓制成型，再經(jīng)由烘干煅燒，即得到了成型SCR 脫硝催化劑。該法操作過程簡便，但存在著以下問題：浸漬過程中，諸如WO₃等助 催化劑成份只能加載在TiO₂粉體表面，基體與浸漬組分在結構上不能緊密結合，會 對催化劑催化活性和熱穩(wěn)定性等造成影響。并且最終制得的成型催化劑比表面積和 孔隙率較低，機械強度較差，因而影響到催化劑的品質(zhì)。

針對上述問題，本發(fā)明提出一種超聲混合沉淀法制備成型選擇性催化還原催化 劑的新工藝。相比傳統(tǒng)制備方法，該工藝在原料經(jīng)濟性，催化劑微觀結構特性、機 械強度、催化效率等方面都具有較為明顯的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題：本發(fā)明的目的在于提供一種超聲混合沉淀法制備成型選擇性催化還 原脫硝催化劑的制備方法，該方法能夠利用廉價的工業(yè)原料生產(chǎn)出高品質(zhì)的催化劑 載體，并進一步制備得到具有優(yōu)良脫硝特性的選擇性催化還原催化劑產(chǎn)品，因此能 夠從一定程度上解決我國當前脫硝催化劑制備工藝依賴國外進口原料，催化劑生產(chǎn) 成本居高不下的現(xiàn)狀，并能夠開發(fā)得到一整套具有自主知識產(chǎn)權的成型選擇性催化 還原脫硝催化劑的工業(yè)化生產(chǎn)工藝。

技術方案：本發(fā)明所提出的一種將均勻沉淀與混合沉淀工藝相結合，輔以超聲 波作用以制備偏鈦酸浸漬載體，并以此為基礎進一步制備成型選擇性催化還原脫硝 催化劑的新型工藝，其操作方法可概述為：利用工業(yè)級硫酸氧鈦作為原料，先后經(jīng) 均勻沉淀及直接沉淀工藝，并輔以超聲波強化反應過程，以此制得的偏鈦酸作為浸 漬載體，再與偏釩酸銨-鎢酸銨-草酸溶液以及包括聚丙烯酰胺、玻璃纖維在內(nèi)的 絮凝劑、結構助劑等混合攪拌，同步完成活性組分浸漬加載與塑性膏狀母料的制備 過程。由此制成的母料經(jīng)精細破碎后再由真空擠出機加工得到成型催化劑坯體，之 后再通過烘干及煅燒操作，則最終完成了對成型選擇性催化還原脫硝催化劑的制備 過程。

具體方法為：

步驟1.將硫酸氧鈦TiOSO₄加入水中，不斷攪拌使其完全溶解，同時加入濃硫 酸，調(diào)節(jié)溶液pH值至0.6～1.5范圍內(nèi)，并將該溶液過濾去除其中不溶性雜質(zhì)；

步驟2.將尿素溶于水中制成溶液，同時將步驟1制得的溶液置于80℃～85℃ 恒溫條件下，將兩份溶液混合并持續(xù)攪拌，同步加入10～15分鐘超聲波作用；