[發明專利]一種陶瓷蜂窩式脫硝催化劑及制備方法

有效

• 申請號: 201110216666.7
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102302944A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 禚玉群;趙博;任雯;趙宇峰;陳昌和
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京水木星源環保科技有限公司
• 主分類號: B01J29/00
• 分類號: B01J29/00;B01J27/053;B01J35/04;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 范曉斌;張群峰

技術領域

本發明總體上涉及用于煙氣脫硝的催化劑，更具體地說，本發明涉及一種陶瓷蜂窩式脫硝催化劑及制備方法。

背景技術

眾所周知，氮氧化物NO_X(主要是NO和NO₂)是一類主要的大氣污染物。含有NO_X的煙氣如果不經處理排入大氣，則會對人體健康和人類居住環境造成嚴重危害。在我國的“十二五”規劃中，也把NO_X的減排作為約束性的考核指標。因此，控制NO_X的排放是迫在眉睫。

現有技術中已經發現，選擇性催化還原法(Selective?caalytic?reduction，SCR)是一種有效的煙氣脫硝(即，脫除氮氧化物)方法。SCR法脫硝的原理是向排放煙氣中噴入NH₃等還原劑，在催化劑作用下與煙氣中的NO_X生成無害的N₂和H₂O。目前，SCR方法已成為目前國內外電廠脫硝比較成熟的主流技術。

在工業化的SCR脫硝技術中，催化劑通常以模塊的形式放置在煙道中。SCR脫硝催化劑模塊的型式主要有蜂窩式、平板式和波紋式。其中，蜂窩式催化劑由于其強耐久性、高耐腐性、高可靠性、高反復利用率、低壓降等特性，得到廣泛應用。從目前已投入運行的SCR法脫硝機組來看，75％以上采用蜂窩式催化劑。

這種陶瓷蜂窩式催化劑的制備通常包括混合步驟、成型步驟和煅燒步驟。在混合步驟中，將包括催化劑活性成分、催化劑載體和成型助劑在內的多種物料與溶劑(例如水)進行混合，形成具有可塑性的泥料，這一步驟通常在捏合機中進行。在成型步驟中，通常利用擠出機(加配成型模具)將泥料擠出成型為蜂窩體坯料。在煅燒步驟中，對蜂窩體坯料進行煅燒，以形成陶瓷蜂窩式脫硝催化劑模塊。

能夠工業化應用的陶瓷蜂窩式脫硝催化劑的核心技術在于其原料配方及制備工藝。目前，工業上使用的SCR陶瓷蜂窩式脫硝催化劑主要為釩鈦類催化劑，這類催化劑以V₂O₅為主要活性成分，加入WO₃或MoO₃作為助催化劑，并以銳鈦礦TiO₂作為催化劑載體。這類催化劑已有相對比較成熟的原料配方和制備工藝。但是，釩鈦類催化劑存在成本高、釩毒性大、后處理易二次污染等問題。

目前，已經有研究發現，硫酸亞鐵FeSO₄作為脫硝催化劑活性成分可以在SCR方法中有效地脫除煙氣中的氮氧化物。并且，相比于釩鈦類催化劑，硫酸亞鐵催化劑具有廉價、易得、壽命長、可棄置等優點。

盡管如上文所述那樣已發現硫酸亞鐵可以作為SCR脫硝催化劑的活性成分，并且現有技術中已有成熟陶瓷蜂窩式脫硝催化劑的制備技術，但是本領域技術人員可以理解，這并不能顯而易見地得到一種成功的以硫酸亞鐵作為活性成分的陶瓷蜂窩式脫硝催化劑。為了獲得這樣一種脫硝催化劑，還需要在原料的選擇、原料的配比、在制備工藝過程中原料的加入順序(時間點)、工藝參數等一個或多個技術難點上進行精心的研究和設計，并進行大量的實驗才能實現。

發明內容

因此，本發明的一個目的是克服上述的一個或多個技術難點。

按照本發明的一個方面，提供了一種陶瓷蜂窩式脫硝催化劑，是將催化劑活性成分、催化劑載體和成型助劑經混合、成型和煅燒而成，其中，所述催化劑活性成分為硫酸亞鐵。

優選地，所述催化劑載體為分子篩。

優選地，所述成型助劑包括硝酸和擬薄水鋁石的組合。

優選地，所述成型助劑還包括蘇州土。

優選地，所述成型助劑還包括檸檬酸。

優選地，所述成型助劑包括檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、聚氧化乙烯或這三者的任意組合。

優選地，所述成型助劑包括甘油和/或田箐粉。

優選地，所述成型助劑包括玻璃纖維。

按照本發明的另一方面，提供了一種陶瓷蜂窩式脫硝催化劑，是將催化劑活性成分、催化劑載體和成型助劑經混合、成型和煅燒而成，其中，所述催化劑活性成分包括20-40重量份的硫酸亞鐵，催化劑載體包括60-90重量份的分子篩，所述成型助劑包括：2-4重量份的檸檬酸、2-6重量份羧甲基纖維素鈉、2-6重量份的聚氧化乙烯、0.2-1.0重量份的甘油、2-4重量份的硝酸、90-120重量份的擬薄水鋁石、30-40重量份的蘇州土、2-6重量份的田箐粉、10-30重量份的玻璃纖維。

按照本發明的又一方面，提供了一種陶瓷蜂窩式脫硝催化劑的制備方法，包括：