[發明專利]一種抗硫膜式低溫脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410234825.X
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104138761A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 祝社民;楊波;沈岳松;沈樹寶
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/847
• 分類號: B01J23/847;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及的是一種抗硫膜式低溫脫硝催化劑及其制備方法，屬于環保催化材料和大氣污染治理技術領域。

背景技術

氮氧化物(NO_x)是大氣的主要污染物之一，它能引起酸雨、光化學煙霧、地表水富營養化等一系列嚴重破壞生態環境和危害人類健康的問題。國家“十二五”規劃已明確將NO_x總量的控制納入環境治理重點。選擇性催化還原法(Selective?Catalytic?Reduction，SCR)因其脫硝效率高、技術成熟可靠、無副產物已成為NO_x減排的重點推薦技術。

目前商用的催化劑常用的工作溫度為310～410℃。而對于大多數沒有預留SCR脫硝系統空間的已建鍋爐和排煙溫度低于310℃工業鍋爐，商用催化劑難以滿足該類工業鍋爐的脫硝需求，需采用低溫SCR脫硝催化劑。采用低溫NH₃-SCR技術便于和現有的鍋爐系統相匹配，具有高效低成本、易于推廣的優勢，是最為經濟的選擇。因此，研發與之相匹配的低溫高效、性能穩定的SCR催化劑成為該NO_x控制技術研究發展的關鍵。

目前國內關于低溫煙氣脫硝催化劑及其制備的專利中，專利(CN1724149)將錳氧化物涂敷在TiO₂上并添加適量的助催化劑，低溫下有較好的活性。專利(CN101069855A)與專利(CN101658787A)則都是將錳氧化物負載與分子篩及納米二氧化鈦上，也有較好的低溫活性。盡管眾多研究者對低溫SCR脫硝催化劑進行了大量研究，但目前還沒有能工業化應用的低溫SCR脫硝催化劑，主要原因是無法解決低溫SCR催化劑的硫中毒及使用壽命等問題，這也成為低溫SCR脫硝催化劑發展的瓶頸。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有的低溫SCR催化劑的易硫中毒及使用壽命等問題等問題提供的一種抗硫膜式低溫脫硝催化劑。本發明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法；該催化劑在溫度區間140-200℃內，脫硝率＞90％，具有優良的耐磨及抗中毒性能，該催化劑表層具有一層防腐、耐磨、憎水透氣的抗硫功能薄膜，該薄膜可有效減緩硫酸氫銨等物質在催化劑表面沉積，防止煙氣中粉塵對催化劑的沖擊，從而解決了低溫SCR催化劑易中毒的問題，延長了低溫催化劑的使用壽命。

本發明的技術方案為：一種抗硫膜式低溫脫硝催化劑，其特征在于催化劑由低溫催化劑基體與表層的防腐、耐磨、憎水透氣的抗硫功能薄膜組成，以低溫催化劑基體為基準，抗硫功能薄膜的質量為低溫催化劑基體質量的0.3-2％；其中所述的低溫催化劑基體以(Mn-Ce-O_x)復合氧化物為活性組分，Mn/Ce元素摩爾比為1:(0.1-1)；以(Ni-Co-Cu-Sb-Nb-O_x)復合氧化物為催化助劑，Ni/Co/Cu/Sb/Nb元素摩爾比為1:(0.1-1):(0.1-1):(0.1-0.5):(0.1-0.5)，以蜂窩陶瓷、分子篩、活性碳纖維或γ-Al₂O₃中的一種為載體，其中以載體為基準，活性組分的含量為載體質量的8％-15％，催化助劑的含量為載體質量的1％-3％；所述的抗硫功能薄膜由低溫催化劑基體浸漬薄膜原液后，通過加熱成型而成膜；其中薄膜原液組分及各組分占薄膜原液質量的百分比分別為：

優選所述的成膜劑為濃度為1-6％的PTFE乳液；功能助劑為甲基硅醇鈉；穩定劑為羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPMC)和聚乙烯醇(PVA)中的一種或多種；造孔劑為乙醇或聚乙二醇400中的一種。

本發明還提供了上述的抗硫膜式低溫脫硝催化劑的制備方法，其具體步驟如下：

(1).薄膜原液的制備

①按配比稱取成膜劑、功能助劑、穩定劑、造孔劑；

②將稱好的溶液混合并進行恒溫攪拌，配制成薄膜原液；其中攪拌速度為100-3000轉/分，攪拌時間為2-30分鐘，溫度為25-60℃；

(2).低溫SCR催化劑基體的制備

①將待用載體浸漬到酸溶液中，置于電爐上加熱并持續沸騰5-15min，自然冷卻后用蒸餾水洗滌至中性，放入60-80℃烘箱中干燥24-48h待用；