[發(fā)明專利]一種以交聯(lián)納米鏈自組裝多孔球狀二氧化鈦為載體的板式低溫催化劑及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN106881105A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳濤
• 申請（專利權(quán)）人: 大唐南京環(huán)保科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫催化脫硝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以交聯(lián)納米鏈自組裝多孔球狀二氧化鈦為載體的板式低溫催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前工業(yè)化應(yīng)用最廣泛的SCR煙氣脫硝催化劑主要是V₂O₅/TiO₂和V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑，具有較高的活性及抗硫性，但活性溫度在300-450℃，因此，只能將此SCR反應(yīng)器布置于省煤器和除塵器之間，而國內(nèi)現(xiàn)有鍋爐中在該位置大多沒有預(yù)留脫硝空間，給SCR反應(yīng)器的布置帶來很大的困難，同時未經(jīng)除塵的煙氣含有大量飛灰，大大縮短了催化劑壽命。催化劑的費用占整個SCR工藝成本的30%-40%，催化劑的壽命直接決定著SCR系統(tǒng)的運行成本。因此，迫切需要研制開發(fā)可布置在除塵或脫硫之后、具有高活性和較強抗毒性的SCR催化劑。低溫條件下具有較高活性的SCR催化劑具有重要的經(jīng)濟和實際意義，不僅便于與現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)匹配，不對其它相關(guān)裝置產(chǎn)生大的影響，此外還可避免煙道氣的預(yù)熱耗能，降低脫硝成本。

低溫SCR脫硝催化劑的研究在我國起步較晚，東南大學(xué)、浙江大學(xué)、湘潭大學(xué)、清華大學(xué)等研究團隊亦取得了一些成果，但距大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用還有很多問題急需解決。首先，因為國內(nèi)大部分的脫硫系統(tǒng)采用的是濕法FGD脫硫技術(shù)，脫硫后的煙氣溫度均在150℃以下，因此提高催化劑的低溫活性尤其是150℃以下的活性顯得非常重要。其次，脫硫后的煙氣中會殘余SO₂，而在低溫條件下，SO₂對催化劑的毒化作用會更加顯著，因此改進低溫SCR催化劑的抗硫性是十分必要的，也是該工藝實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

脫硝催化劑的載體為TiO₂，TiO₂所占催化劑的比例為80-90％。脫硝催化劑對基材TiO₂的性質(zhì)有特殊的要求。TiO₂必須是納米級的，且具備較高的比表面。目前，國內(nèi)有60多家企業(yè)生產(chǎn)普通鈦白粉，但是，只有極少數(shù)幾個廠家能夠生產(chǎn)納米級大表面鈦白粉。現(xiàn)有的的納米二氧化鈦一般為粒子或球形，而多孔納米二氧化鈦結(jié)構(gòu)特別是多孔花狀二氧化鈦具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，這將增大催化劑的比表面積。

目前國內(nèi)外的低溫SCR催化劑的研究主要集中在MnOx催化劑，因為錳氧化物的種類和相對應(yīng)的Mn元素價態(tài)較多，在反應(yīng)過程中可以相互轉(zhuǎn)化，因而有利于催化還原反應(yīng)的進行，而且有部分催化劑已顯示出了非常好的低溫活性。MnOx由于含有大量游離的O，使其在催化過程中能夠完成良好的催化循環(huán)，因此在低溫催化中表現(xiàn)出較好的活性。CeO₂可以有效地抑制催化劑活性組分的硫酸化，同時還能降低硫酸鹽在催化劑表面的穩(wěn)定性，從而可以提高催化劑的抗硫性。因此，目前研究主要集中在Mn-Ce/TiO₂催化劑。此外，Co、Fe、Cu、Cr等金屬元素摻雜對Mn-Ce/TiO₂催化劑低溫活性和抗毒能力有明顯改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種以交聯(lián)納米鏈自組裝多孔球狀二氧化鈦為載體的板式低溫催化劑及其制備方法和應(yīng)用，其中：該二氧化鈦具有較大的比表面積，制備方法采用Mn-Ce-Co/TiO₂低溫催化劑，催化劑具有很強的脫硝性能和抗毒能力；本發(fā)明解決的現(xiàn)有技術(shù)中催化劑在中低溫條件下活性較差或者具備一定中低溫活性，但選擇性和抗硫性較差的缺陷，本發(fā)明提供一種Mn-Ce-Co/TiO₂低溫催化劑的制備方法及在煙氣脫硝中的應(yīng)用。可應(yīng)用于燃煤電廠及工業(yè)窯爐等燃燒尾氣中氮氧化物的凈化。還原劑采用氨氣，氨氮摩爾比為1.2，150℃可以將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣和水，轉(zhuǎn)化率達90％以上，同時具備很高的選擇性和抗硫抗水性能，不需要復(fù)雜的附屬設(shè)備和外在條件。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種以交聯(lián)納米鏈自組裝多孔球狀二氧化鈦為載體的板式低溫催化劑，該催化劑以交聯(lián)納米鏈自組裝多孔球狀二氧化鈦為載體，載體上負載有錳-鈰-鈷活性成分，所述錳-鈰-鈷活性成分為錳鹽、鈰鹽和鈷鹽以摩爾比為0.1-0.8:0.01-0.1:0.05-0.2配制的混合物。

一種以交聯(lián)納米鏈自組裝多孔球狀二氧化鈦為載體的板式低溫催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟（1）載體的制備：