[發(fā)明專利]一種抗堿中毒高效脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810573766.7
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108722477B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱廷鈺;郭旸旸;鄭揚;葉猛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: B01J29/89
• 分類號: B01J29/89;B01J37/10;B01J37/02;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種抗堿中毒高效脫硝催化劑的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的催化劑以鈦摻雜的介孔分子篩為載體，以釩、鈰、鋯、鈮、錳為活性組分，以鎢、鉬、鐵、銅為助劑；其中，以鈦摻雜的介孔分子篩中Si元素質(zhì)量為基準，摻雜元素鈦的含量為15％～35％；以鈦摻雜介孔分子篩載體質(zhì)量為基準，活性組分釩、鈰、鋯、鈮和錳氧化物質(zhì)量百分含量為1％～5％，助劑鎢、鉬、鐵和銅氧化物質(zhì)量百分含量為1％～15％。本發(fā)明的催化劑在300℃～400℃范圍具有高于90％的NO_x轉(zhuǎn)化率，最高活性達到99.7％；具有更強的抗堿金屬、堿土金屬中毒能力，特別適用于水泥窯爐高粉塵、高堿金屬和高堿土金屬煙氣中NO_x的脫除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抗堿中毒高效脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用，具體涉及一種以鈦摻雜的介孔分子篩為載體的抗堿中毒高效脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國是世界上水泥生產(chǎn)和使用量最大的國家(占全世界總量50％以上)，2017年水泥產(chǎn)量23.16億噸，全國水泥行業(yè)年排放氮氧化物約200萬噸，占全國氮氧化物排放量的10％左右，居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位。

最新的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準》(GB4915-2013)把排放濃度從原有的800mg/Nm³降低到400mg/Nm³(重點地區(qū)為300mg/Nm³)，部分地區(qū)標(biāo)準更加嚴格，2017年江蘇省環(huán)保廳印發(fā)關(guān)于開展全省非電行業(yè)NO_x深度減排的通知，要求水泥行業(yè)2019年6月1日前NO_x排放不高于100mg/Nm³，水泥行業(yè)NO_x控制迫在眉睫。

選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是脫除固定源排放煙氣中氮氧化物(NO_x)的有效手段。水泥窯尾煙氣具有高粉塵含量、高堿金屬和堿土金屬含量的特點，一方面高粉塵易造成SCR脫硝催化劑的孔道堵塞，另一方面高堿金屬和堿土金屬含量易造成催化劑的堿(土)金屬中毒，最終導(dǎo)致催化劑失活，降低催化劑使用壽命，造成系統(tǒng)運行成本增加，SCR脫硝效率降低。

針對這一問題，CN107983354A公開了一種抗堿中毒銅基尖晶石低溫脫硝催化劑的制備方法，包含如下步驟：步驟一、將銅鹽和金屬鹽溶于蒸餾水，在30～80℃條件下攪拌2～10h，在攪拌的同時緩慢加入混酸溶液，所述銅鹽、金屬鹽、蒸餾水和混酸溶液的比例為0.025～0.4mol：0.1mol：240mL：300～700mL；步驟二、將步驟一反應(yīng)后的溶液放入烘箱，在50～100℃條件下烘干5～10h，得到干燥的固體，將所述干燥后的固體研磨并過80～400目篩；步驟三、在富氧氣氛條件下，將步驟二處理后的固體煅燒2～12h，將得到的固體研磨均勻并過150～400目篩；步驟四、在還原性氣氛保護下，將步驟三所得固體在400～700℃下煅燒0.5～2h，即為所述催化劑。該發(fā)明制備的催化劑具有較好的抗堿金屬中毒性能，制得的鉀中毒催化劑在180℃時NO的脫除率達到74％，在120～200℃時NO的脫除率達到65％以上，但是制作工藝復(fù)雜原料較貴，不適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

CN103230813A公開了一種適用于水泥窯爐的抗堿中毒的脫硝催化劑的制備方法，制備步驟如下：在鈦源溶液中加入錳鹽、鈰鹽及助劑后攪拌得到混合溶液，在上述混合溶液中按順序加入尿素溶液、氨水、雙氧水至不再產(chǎn)生沉淀為止，繼續(xù)攪拌1～5小時，然后先后用蒸餾水與無水乙醇離心洗滌，在70～105℃干燥8～24小時，450～650℃煅燒2～6小時后，制備成40～60目的催化劑；其中，加入尿素溶液時保持水浴溫度65～95℃，催化劑制備過程中錳鹽為乙酸錳、硝酸錳、硫酸錳、氯化錳中的任一種；所述的鈰鹽為氯化亞鈰、硝酸鈰、硝酸鈰銨或硫酸鈰中的任一種；所述鈦源溶液是硫酸氧鈦、硫酸鈦、鈦酸丁酯中的任一種；所添加的助劑為硝酸鐵、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鉻中的任一種。該發(fā)明使用共沉淀法通過添加不同助劑制備具有抗堿中毒的SCR催化劑材料，該發(fā)明的催化劑采用共沉淀法制備，但是活性位點利用率不高，催化效率最高僅99％。