[發明專利]脫硝催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210511327.6
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102921430A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳澤智;龔惠娟;馬莎莎;虞輝;余珉;王夢秋;樊楊梅
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平;瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種催化劑，尤其是一種燃氣設備尾氣處理用催化劑，具體地說是一種脫硝催化劑的制備方法。

背景技術

????燃氣內燃機在氣體燃料發電及熱電聯供領域中有著廣泛的應用，不僅適用于天然氣等常規氣體燃料的燃燒，在高爐煤氣、焦爐煤氣等工業副產氣體回收利用，以及在沼氣、煤層氣等資源化利用方面，均發揮了重要的能源利用作用。隨著我國對節能減排工作的不斷深入，燃氣內燃機的應用規模將越來越大。

???????受燃燒工作原理的影響，燃氣內燃機的尾氣氮氧化物排放濃度較高，往往處于600~1000mg/Nm³之間，這主要是因為燃氣內燃機的空然比大，燃燒充分，在間歇式燃燒過程中燃燒溫度峰值高，導致氮氧化物燃燒產物增多。

???????燃氣內燃機常用于發電行業，其氮氧化物排放濃度已普遍高于現行標準，只不過由于其廢棄物利用發電的正面意義較大，掩蓋了人們對其尾氣排放達標的嚴格要求。今后，隨著我國對大氣污染物氮氧化物排放的不斷加嚴，開展燃氣內燃機尾氣脫硝凈化技術研究與應用，使之滿足環保法規的要求，成為燃氣內燃機行業發展的必然需求。

???????燃氣脫硝常用的技術是選擇性催化還原（SCR），即采用尿素或氨氣作為還原劑，在催化劑作用下將氮氧化物還原為氮氣。SCR技術的核心是催化劑，目前工程上采用的催化劑往往是以二氧化鈦為載體負載五氧化二釩的整體式催化劑，該類型催化劑主要用于電廠鍋爐煙氣脫硝中，并不適用于在燃氣內燃機中對空速大、阻力小、能耐高溫、抗氣流沖擊等性能的要求，這就要求開展具有針對性的脫硝催化劑研發工作。

???????根據分析，我們認為常規脫硝催化劑難以滿足燃氣內燃機應用要求的原因主要是：一個是催化劑的比表面積較小，使得參與催化反應的接觸面積不大，導致催化反應轉化率不高；另一個是五氧化釩活性組分的機械附著性不強，容易被氣流沖刷走，造成催化劑損耗大。

發明內容

本發明的目的是針對現有的脫硝劑不能適應燃氣內燃機需要，導致長期以來燃氣內燃機由于無合適的催化劑不能達到理想的脫硝效果，易對環境造成污染等問題，設計一種內部空隙豐富、雙層結構的脫硝催化劑的制備方法。

本發明的技術方案是：

一種脫硝催化劑的制備方法，其特征是它包括以下步驟：

首先，選擇C含量大于90%、比表面積大于1000m²/g的粉末活性炭或顆?；钚蕴浚娓珊笤诟蓱B下球磨得到粒徑在0.1--1微米的粉末活性炭，隨后按質量比2%~5%將球磨后的粉末活性炭混合到溶液中，所述的溶液為8%~30%體積比的醇胺水溶液，再在濕態下球磨不少于10小時，靜置24小時后，將沉淀物分離后取穩定懸浮液備用，此時懸浮液中活性炭微粒的直徑小于1微米；

其次，將偏釩酸銨、硝酸鈦、硝酸鋁按質量比（1-5）：（2-8）：（5-15）的比例混合，取該混合物100~500克加入1升懸浮液中，采用氨水或乙酸調節pH至4-4.5，球磨不小于10小時，形成漿料A；

第三，將硝酸錳、硝酸鐵、硝酸銅按質量比（1-2）：（0.5-1）：（0.2-1）的比例混合，取該混合物100~500克加入1升懸浮液中，采用氨水或乙酸調節pH至4-4.5，球磨10小時，形成漿料B；

第四，用漿料A涂覆載體，烘干至恒重，隨后在70%N₂、20%CO₂、10%CO保護氣氛下，以4-6℃/min升溫速率升溫至530-570℃，保溫3-5小時后，以8-12℃/min降溫速率降溫至室溫；在此過程中形成內層催化劑活性組分結構，并且炭微粒在熱解過程中，形成內部疏密豐富的孔隙；得到帶有一層催化劑的載體。

最后，用漿料B涂覆在上一步驟制備得到的帶有一層催化劑的載體表面上，在110-130℃下烘干至恒重，隨后在70%N₂、20%CO₂、10%CO氣氛下，以4-6℃/min升溫速率升溫至630-670℃，保溫3-5小時后，以8-12℃/min降溫速率降溫至室溫；在此過程中形成外層催化劑活性組分結構，并且外層催化劑與內層催化劑結合緊密，孔隙孔道相通，形成了具有兩層結構的催化劑。

所述的醇胺水溶液為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或甲基二乙醇胺中的一種或幾種的混合液。

所述的粉末活性炭或顆?；钚蕴康暮娓蓽囟葹?50-170℃，烘干時間為4-6小時，干態下球磨時間不小于6小時。

所述的載體為蜂窩陶瓷、金屬蜂窩或金屬絲網，載體烘干溫度為110-130℃。