[發(fā)明專利]一種基于梯度孔結(jié)構(gòu)的粉末燒結(jié)過濾催化材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011295060.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112473683B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張惠斌;王龍飛;余航
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/86
• 分類號: B01J23/86;B01J23/34;B01J23/889;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/02;B01J37/12;B01D53/56;B01D53/58;B01D53/86;B01D53/90
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發(fā)明屬于煙氣除塵脫硝一體化去除技術(shù)，尤其涉及一種基于梯度孔結(jié)構(gòu)的粉末燒結(jié)過濾催化材料及其制備方法。所述過濾催化材料包括：基層和表層；所述基層具有大孔結(jié)構(gòu)，大孔結(jié)構(gòu)基層的表面通過粉末燒結(jié)形成具有微孔結(jié)構(gòu)的表層；所述基層的大孔結(jié)構(gòu)內(nèi)負(fù)載有催化劑。本發(fā)明基于梯度孔結(jié)構(gòu)的粉末燒結(jié)過濾催化材料對氮氧化物和氨的催化反應(yīng)效果優(yōu)異，能夠有效實(shí)現(xiàn)深度脫硝；通過表層的微孔結(jié)構(gòu)能夠高效地過濾去除粉塵物料，并對基層以及基層上所負(fù)載的催化劑進(jìn)行良好的保護(hù)，與基層配合后整體穩(wěn)定性好且壽命長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煙氣除塵脫硝一體化去除技術(shù)，尤其涉及一種基于梯度孔結(jié)構(gòu)的粉末燒結(jié)過濾催化材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，大量化石燃料燃燒造成氮氧化物(NO_x)不斷增加。目前，大量的NO_x排放已造成多種環(huán)境問題，諸如酸雨、臭氧破壞和地表水富營養(yǎng)化等。NO_x的控制與治理在我國發(fā)展較晚，形勢嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2010年的NO_x排放量為2274萬t，主要源于火電廠、機(jī)動(dòng)車、水泥窯和燃煤工業(yè)鍋爐等固定源。隨著《大氣污染防治法》和《火電廠大氣污染物控制排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)的實(shí)施，國內(nèi)對NO_x的排放控制將日趨嚴(yán)格。目前，火電廠燃煤鍋爐煙氣中氮氧化物的排放限值已由400mg/m³降至100mg/m³。

作為NO_x排放控制的先進(jìn)技術(shù)，氨選擇性催化還原法(NH₃－SCR)具有高的脫硝效率，已成為國際主流脫硝技術(shù)。其中低溫SCR技術(shù)由于其自身具有的優(yōu)勢，蘊(yùn)含了潛在的巨大工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，成為了脫除氮氧化物(NO_x)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。但從目前研究現(xiàn)狀來看，該技術(shù)存在低溫范圍內(nèi)催化劑活性不高，抗毒化性能差等問題，阻礙其向工業(yè)應(yīng)用發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)Mn基催化劑表現(xiàn)出優(yōu)良的低溫SCR性能，且具有一定的抗毒化性能，該類催化劑還可以通過水洗再生的方法完全恢復(fù)其低溫SCR活性，具有較廣闊的發(fā)展空間。

催化劑的活性組分是以多孔材料為負(fù)載體，這要求進(jìn)入脫銷單元的氣體一定要進(jìn)行除塵處理，否則煙氣中的粉塵很容易將催化劑孔道堵塞造成催化劑失效。現(xiàn)在的干法脫硝工藝單元前面一般都有除塵工藝單元，除塵工藝一般采用布袋除塵或者水洗除塵，煙氣在經(jīng)過布袋除塵或者水洗后氣體溫度要大幅度降低。為減少處理過程的能耗和降低設(shè)備成本，亟待開發(fā)一種可以過濾/催化一體化的煙氣脫硝方法。

如中國專利局公開的：CN106423258B/用于處理廢氣的PGM催化劑。其采用小孔硅鋁酸鹽分子篩作為載體，并在其上負(fù)載鉑族金屬(PGM)材料，以實(shí)現(xiàn)對NO_x的低溫高效轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)對廢氣的凈化，其具有良好的轉(zhuǎn)化效果。基于PGM材料本身的特性，還具有良好的抗毒性。但是，該技術(shù)方案仍存在一定的缺陷性。首先，其載體和負(fù)載物的成本較高，分子篩的制備難度大且價(jià)格較為昂貴，難以適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。其次，該催化劑仍然沒有和過濾過程復(fù)合起來，使用過程中顆粒物凈化和脫硝反應(yīng)均需要獨(dú)立的作業(yè)單元，增加了設(shè)備投入和占地面積。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的催化劑材料普遍需要獨(dú)立作業(yè)、難以與過濾聯(lián)用，而且低溫范圍內(nèi)催化活性低、脫硝效率較差、抗毒性差，實(shí)際廢氣處理效果有限，或存在部分催化劑具有良好廢氣處理效果，但制備難度大、制備成本高，難以甚至無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等問題，本發(fā)明提供了一種基于梯度孔結(jié)構(gòu)的粉末燒結(jié)過濾催化材料，并進(jìn)一步提供了一種基于梯度孔結(jié)構(gòu)的粉末燒結(jié)過濾催化材料的制備方法。

本發(fā)明的目的在于：

1)提供一種對NO_x具有良好的選擇催化、轉(zhuǎn)化效果的催化材料；

2)實(shí)現(xiàn)對NO_x良好的選擇催化、轉(zhuǎn)化效果同時(shí)，具有良好的工業(yè)廢氣顆粒物過濾效果；

3)提供上述過濾催化材料以一種簡潔高效且成本較低的制備方法，適于工業(yè)化的生產(chǎn)。