[發明專利]一種用于低溫脫硝的整體型錳基催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202010431506.3
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111408365A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 上官文峰;李咸偉;陶善龍;石洪志;石琎;張志翔;劉道清
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/889;B01J35/04;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種用于低溫脫硝的整體型錳基催化劑的制備方法，涉及環境催化技術領域。包括如下步驟：A、將蜂窩陶瓷催化劑載體浸漬在氧化性溶劑中，洗滌至中性干燥；B、將錳鹽、鐵鹽或錳鹽、鈰鹽溶于溶劑中得到混合溶液，加入有機化合物，水浴加熱攪拌；C、將催化劑前驅體溶液干燥并焙燒得到催化劑粉末，將催化劑粉末與去離子水、絡合粘結劑混合涂覆至預處理載體上；或直接添加預處理載體至催化劑前驅體溶液中，將涂覆有催化劑前驅體溶液的預處理載體干燥、焙燒，即得用于低溫脫硝的整體型錳基催化劑。本方法簡單高效、無毒無害，制得產品分散均勻、結合牢固、活性高，NOx的去除效率可達70％?96％，煙氣脫硝效果顯著，有廣闊應用前景。

技術領域

本發明涉及環境催化技術領域，尤其涉及一種用于低溫脫硝的整體型錳基催化劑及其制備方法，具體涉及一種基于錳基復合氧化物并應用于燒結煙氣低溫脫硝的整體型催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著鋼鐵工業的發展，燒結煙氣中氮氧化物的排放成為阻礙鋼鐵企業綠色發展的主要阻力之一。這些污染不但對大氣環境造成破壞(臭氧層空洞，酸雨和光化學煙霧等)，更嚴重危害人類的健康。使用適當的催化劑，在一定溫度下，利用含氮還原劑例如氨(NH₃)將煙氣中的氮氧化物(NOx)選擇性催化還原轉化成氮氣，即選擇性催化還原(SCR)是目前燒結煙氣脫硝的主要方法。

當前工業界應用于SCR過程最成熟的催化劑體系是釩鎢鈦催化劑，但由于其活性溫度較高，脫硝反應器需安裝在脫硫裝置、靜電除塵器與空氣預熱器之前，因此極易造成飛灰堵塞催化劑床層以及催化劑SO₂中毒。除此之外，釩氧化物的前驅體毒性較大，易造成環境污染。因此亟需開發新型的低溫SCR催化劑，將催化劑活性溫度降至120℃-160℃，從而實現脫硝裝置后移.

錳基催化劑是當前應用于SCR過程的新型高效催化劑，例如，Mn₃O₄可以實現對于NO的高效吸附并將其轉化為吸附態的NO，而其表面的氧空位可以有效捕捉氧分子并使其成為活化，繼而完成NO到NO₂的反應過程。由此更易實現NO:NO₂＝1:1的“快速SCR反應”。

公告號為107126955A的中國發明專利“一種炭基低溫燒結煙氣脫硝催化劑及其制備方法”公開了一種以改性生物質焦為載體，MnO₂為活性組分，CeO₂為助催化劑組分的粉末狀催化劑，在固定床脫硝測試中表現出優異的性能，100℃-200℃區間內脫硝率均可達到90％以上。此外，公開號為108671965A的中國發明專利“一種半焦低溫SCR脫硝催化劑及其制備方法”提出了以半焦制備活性炭載體，再利用三聚氰胺作為還原劑，通過浸漬焙燒負載錳氧化物活性組分，得到的催化劑在175℃-300℃范圍內脫硝效率可以達到90％以上。但考慮到實際應用中需將催化劑成分涂覆至大規格成型載體上，且實際工況的空速較低，如何制備高效的整體型催化劑有待進一步探索。

公告號為105854874A的中國發明專利“脫硝催化劑及其制備方法和在煙氣脫硝中的應用”公開了一種低溫自蔓延燃燒涂覆法制備得到低溫脫硝催化劑，主要利用甘氨酸、尿素等物質對膠狀溶液引燃，使Mn、Ce及Al等活性組分均勻負載在載體上.得到的整體型催化劑在250℃下NO轉換率可以到達80％左右，但是仍然達不到當下的要求。

公告號為101879452A的中國發明專利“一種錳基低溫脫硝催化劑及其制備方法”公開了一種含有錳、鐵、鈰、錫四種元素的低溫脫硝催化劑，得到的200mg粉末樣品在30000h^-1空速下、110℃-200℃區間內的NO轉換率可以達到95％以上。該專利主要通過逐滴添加銨鹽溶液至前驅體溶液中使錳及其它元素沉淀，繼而焙燒得到錳及其它元素的氧化復合物。但是多種活性成分的組合提高了制造成本，在達到減排標準的前提下降低原料成本、優化制備工藝以進一步滿足實際生產就顯得尤為重要。

發明內容