[發明專利]具有三維多級孔道結構的蜂窩式SCR脫硝催化劑及制備方法

有效

• 申請號: 201811611515.X
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109731569B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 項勝;王光應;宋劍;徐奎;魏彤;陳友文
• 申請（專利權）人: 安徽元琛環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J35/10;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發明公開了具有三維多級孔道結構的蜂窩式SCR脫硝催化劑，包括下列重量份的原料制備而成：二氧化鈦80～100、紙漿棉1～2、多壁碳納米管0.1～0.5、炭黑0.5～2.5、二氧化硅1～3、玻璃纖維5～10、偏釩酸銨1～3、偏鎢酸銨5～10、六水合硝酸鈰5～10、單乙醇胺5～15、羧甲基纖維素1～2、環氧乙烷為1～2、乳酸5～15、硬脂酸1～2、氨水15～25、去離子水30～50。本發明還公開制備具有三維多級孔道結構的蜂窩式SCR脫硝催化劑的方法，所制備的催化劑具有三維有序彼此連通的孔網絡和介孔結構，提高了耐壓強度的同時，維持了其大比表面積的特性。

技術領域

本發明屬于工業脫硝技術領域，具體涉及具有三維多級孔道結構的蜂窩式SCR脫硝催化劑及制備方法。

背景技術

作為去除燃煤煙氣中氮氧化物的干式脫硝技術，選擇性催化還原脫硝法被廣泛采用，它使用氨作還原劑，使煙氣中的NO及NO₂通過催化劑層后還原生成N₂和H₂O，達到脫除煙氣中NO_x的目的。催化劑多數采用以TiO₂為載體、V₂O₅、WO₃為活性組分的多孔介質，具有高脫硝率、選擇性好、運行穩定、溫度適中等諸多優點，故一直備受國內外研究人員的青睞。其核心問題在于催化劑的研制、開發及改進。

目前，燃煤電廠脫硝布置方式主要使用高塵布置式，通過的煙氣粉塵大，容易使得催化劑床層堵塞而產生高壓；另外，催化劑在使用過程中會經過裝車、撞擊、煙氣中顆粒物的磨損等消耗，因此，在實際應用中，除了要保證催化劑的活性以外，更重要的是考慮它的實用性，如機械強度、孔隙率等性能。在催化劑的活性溫度范圍內，脫硝效率隨著比表面積的增大而增大，催化劑孔隙率的提高會在一定程度上提升其比表面積。但是，在高孔隙率條件下，很難制備出高強度的催化劑。因此，如何制備高孔隙率，且有一定機械強度的蜂窩式脫硝催化劑仍然是目前亟待解決的問題。

蜂窩式脫硝催化劑的成型工藝和造孔劑的使用直接影響其機械強度和孔隙率，所以需對成型工藝進行優化。目前，一些研究人員通過調節擠出壓力和造孔劑的加入量及種類，可以制備出高孔隙率和多級孔結構的蜂窩式脫硝催化劑，既提升了機械強度，又能減少催化劑用量。因此，通過調節孔結構來調控催化劑的機械強度和脫硝效率是很有效的一種方法。

催化劑的吸附能力對脫除NO_x的效率有著巨大的影響，吸附能力最直接的關聯因素是催化劑的微觀結構。一個良好的微觀結構意味著催化劑有更大比表面積，更多的微孔結構，合適的孔徑分布和快速的傳質速率，增加其對氣體分子的吸附量，進而提高脫硝性能。然而，當比表面積增大時，催化劑內的微孔數增多，平均孔徑下降，對氣體在催化劑中的擴散不利。因此，催化劑的孔結構對脫硝過程的影響取決于當孔結構變化時，分別對氣體擴散及化學反應過程的影響程度。三維多級孔道結構能大大增加材料的比表面積、孔的利用率，達到提高氣體在孔隙中的擴散速率而增強脫硝效果。多級孔道結構的材料也能減少大分子造成的孔道堵塞和提高擴散效率，介孔或者微孔孔道作為反應物的反應空間，反應物在大孔體系以很小的壓力降就可快捷的接近活性位，同時使產物可及時脫離而中止反應。目前，將三維多級孔道結構引入蜂窩式脫硝催化劑研究還未見文獻和專利報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何通過改造蜂窩式脫硝催化劑的微觀孔結構、孔特性，調控其宏觀性能，從而制備出高孔隙率，且有一定機械強度的蜂窩式脫硝催化劑。

本發明采用以下技術方案解決上述技術問題：

具有三維多級孔道結構的蜂窩式SCR脫硝催化劑，包括下列重量份的原料：二氧化鈦80～100、紙漿棉1～2、多壁碳納米管0.1～0.5、炭黑0.5～2.5、二氧化硅1～3、玻璃纖維5～10、偏釩酸銨1～3、偏鎢酸銨5～10、六水合硝酸鈰5～10、單乙醇胺5～15、羧甲基纖維素1～2、環氧乙烷為1～2、乳酸5～15、硬脂酸1～2、氨水15～25、去離子水30～50。