[發明專利]銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911153224.5
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN112827507B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 李春曉;邱明英;王建華;崔巖;張宇鑫;任樂
• 申請（專利權）人: 中冶京誠工程技術有限公司
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張德斌;閆加賀

本發明公開了一種銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑及其制備方法和應用。該銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑包括作為骨架基體的SAPO?34分子篩，以及摻雜于SAPO?34分子篩中作為活性中心的Zn離子和Cu離子；其中，Zn離子和Cu離子通過離子交換與SAPO?34分子篩結合。本發明還公開了一種銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑及其在焦爐煙氣脫除氮氧化物中的應用。該催化劑具有良好的低溫活性，在200～420℃具有90vol％以上的NOx去除效率；溫度窗口更廣，在一定程度上緩解了分子篩催化劑抗水性差的問題，具有一定指導作用。

技術領域

本發明涉及中低溫脫硝催化材料技術領域。更具體地，涉及一種銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

煤焦化是煤化工的重要部分，是連接上游煤炭和下游煤化工產品的關鍵，其主要產品為焦炭，副產品包括焦油、粗苯、焦爐煤氣等。全世界有90％的焦炭被用于高爐煉鐵。我國是鋼鐵生產大國，因此焦化煙氣的污染防治對我國鋼鐵行業減排有著重要的意義。

焦爐煙囪排放的廢氣，主要污染物有煙塵、SO₂、NOx等；推焦，裝煤時污染物有煙塵、SO₂、BaP、氨、H₂S、苯等；爐體漏氣，主要含有顆粒物、Bap、NH₃、H₂S等。針對煙氣中NOx，當期主流工業脫硝技術為SCR工藝，一種通過催化劑催化煙氣中NOx、O₂與外加NH₃反應生成無害的H₂O和N₂的技術。焦化煙氣溫度較低，往往低于200℃，這就要求SCR催化劑在低溫下具有更高的活性，相比于最廣泛應用的釩鈦基商業催化劑，分子篩SCR催化劑由于溫度窗口更廣、低溫活性更優而成為了研究的熱點。

分子篩載體表面具有豐富的酸位點和Lewis酸位點，對NH₃-SCR反應的進行具有直接的影響，因此分子篩載體SCR催化劑低溫活性優異。水對分子篩催化劑活性具有比較明顯的抑制作用，因此在保證催化劑性能的基礎上提高其抗水能力是技術的關鍵。

因此，本發明提供了一種銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑及其制備方法和應用，解決了上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑及其制備方法和應用。本發明制得的銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑能在中低溫條件下實現90vol％以上的NOx去除效率同時能比較穩定在10vol％H₂O條件下運行，抗水能力較好

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑，包括作為骨架基體的SAPO-34分子篩，以及摻雜于SAPO-34分子篩中作為活性中心的Zn離子和Cu離子；其中，Zn離子和Cu離子通過離子交換與SAPO-34分子篩結合。

優選地，所述銅鋅離子交換分子篩SCR催化劑的尺寸為40～60目；該尺寸能比較好反應粉態催化劑成型后的催化能力，使實施例實驗數據對工業應用更具指導作用。

優選地，所述作為骨架基體的SAPO-34分子篩采用溶膠凝膠法制得，制備的分子篩具有良好的微孔結構性能，具體步驟包括：

將鋁源、水、模板劑、磷源和硅源混合，攪拌條件下加熱制得凝膠；

對凝膠進行趕醇處理，對趕醇處理后的凝膠進行晶化處理，晶化產物經烘干、焙燒后得到SAPO-34分子篩。

優選地，所述鋁源、水、模板劑、磷源和硅源的摩爾比為Al₂O₃:H₂O:TEAOH:P₂O₅:SiO₂＝5:250～400:13:4:2～3，該配比有利于形成分子篩的孔結構的形成。