[發(fā)明專利]一種以偏鈦酸為原料一步法制備脫硝催化劑的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310365396.5
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN104415796A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹東;程昊;張純希;王璇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J23/30;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護領(lǐng)域，具體涉及一種以偏鈦酸為原料一步法制備脫硝催化劑的方法。

背景技術(shù)

柴油機是一種采用稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動機。與傳統(tǒng)汽油機相比，柴油機具有燃燒效率高、燃油經(jīng)濟性好、尾氣中CO和HC化合物濃度低以及溫室氣體CO₂排放少等諸多優(yōu)點，因此在車用發(fā)動機市場上的份額逐年增加，廣泛應(yīng)用于載重卡車、公共汽車、各種特服車輛。但稀燃技術(shù)的應(yīng)用不能減少氮氧化物（NO_x）的排放，NO_x已成為柴油機尾氣中的主要污染物之一，必須予以有效治理。對于柴油機尾氣NO_x的治理主要有兩種方式，機內(nèi)凈化和排氣后處理技術(shù)。機內(nèi)凈化技術(shù)從源頭入手，通過發(fā)動機的優(yōu)化設(shè)計改善燃燒過程達到減少NO_x排放之目的，是治理柴油機尾氣污染首選的方法。但隨著排放法規(guī)的日益嚴格，僅通過機內(nèi)凈化已不能使柴油機尾氣達標排放，在柴油機上安裝尾氣后處理裝置已成為必然。

目前國內(nèi)主流柴油機生產(chǎn)企業(yè)在尾氣后處理技術(shù)路線方面已經(jīng)基本達成共識，以尿素水溶液作為氨源的urea-SCR法將是未來國內(nèi)柴油機排放升級的主要技術(shù)方向。其原理是將尿素水溶液噴入發(fā)動機尾氣，尿素分解釋放出NH₃，NH₃和NO_x在催化劑作用下生成N₂和H₂O。富氧條件下NH₃是選擇性最好的還原劑，因此該方法可以實現(xiàn)很高的NO_x轉(zhuǎn)化率且在很寬的溫度范圍內(nèi)起作用。

V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑因其高的活性和選擇性在固定源NO_x治理方面取得了成功，因此該催化體系也被應(yīng)用于柴油機尾氣脫硝處理。固定源為適應(yīng)煙氣高灰特點，催化劑構(gòu)型主要為整體擠出式，而對于移動源，尤其是車載，要求催化劑具有更好的強度，其構(gòu)型多為以堇青石蜂窩陶瓷為載體的涂層式催化劑。

整體涂層式催化劑的制備流程為：先制備含催化劑載體的漿料，用其浸漬蜂窩陶瓷，使蜂窩陶瓷壁面上形成一層含高比表面積物質(zhì)的涂層，再浸漬活性組分溶液，得到催化劑。

現(xiàn)有技術(shù)中整體涂層式V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑的最為簡便的制備步驟為：選擇含有三氧化鎢的二氧化鈦粉體制成含水漿料，混合含有釩和草酸的混合溶液制成催化劑漿料，再用催化劑漿料浸涂堇青石蜂窩陶瓷載體，干燥焙燒后制成催化劑。此流程中涉及多步焙燒，主要為氧化鈦載體的燒成、浸漬含鎢鹽溶液后WO₃/TiO₂的燒成，WO₃/TiO₂粉體與釩溶液制成漿料后涂覆于載體后的燒成，尤其是氧化鈦載體的燒成過程需精確控制，防止銳鈦礦向金紅石的晶型轉(zhuǎn)變，以及晶粒的增長。用于脫硝催化劑氧化鈦粉體的燒成還涉及大型的窯爐等復(fù)雜設(shè)備。燒成過程中還有SOx等有害氣體產(chǎn)生，需進一步加以治理。

中國專利201110034711.7公布了一種脫硝催化劑的制備方法，其步驟是將催化劑粉末與水和硅溶膠混合制成催化劑漿料，但并沒有提及催化劑如何制備，按照現(xiàn)有的技術(shù)來分析，其催化劑粉末仍需通過鈦白粉浸漬含鎢的鹽溶液和含釩的鹽溶液后焙燒得到，其工序也較復(fù)雜。

本發(fā)明采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的中間產(chǎn)品微米級的偏鈦酸，通過氨水處理，使偏鈦酸中的SO₄^2-與氨形成銨鹽被脫除，并可藉此回收硫酸銨。經(jīng)脫硫后的偏鈦酸再混合釩和鎢的混合溶液，球磨后形成催化劑漿料，用此漿料浸涂蜂窩陶瓷后干燥后只經(jīng)過一次焙燒就可得到V₂O₅-WO₃/TiO₂/堇青石蜂窩陶瓷整體催化劑，大大簡化了制備流程，制備的整體催化劑具有良好的催化活性，且成本大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種以偏鈦酸為原料一步法制備脫硝催化劑的方法（一種以堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體涂層式V₂O₅-WO₃-TiO₂催化劑的制備方法），該方法低成本、簡單易行，制備出的整體涂層式釩基脫硝催化劑具有良好的脫硝活性，適用于柴油機尾氣氮氧化物治理。