本發(fā)明屬于脫硝催化劑領(lǐng)域，特別涉及用于電力鋼鐵建材煙氣低溫脫硝的催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中排放的污染性廢氣對(duì)環(huán)境的威脅越來(lái)越大，大氣主要污染物氮氧化物是光化學(xué)煙霧的重要成因，氮氧化物不但引起城市能見(jiàn)度的下降，而且導(dǎo)致居民的呼吸道疾病增多，因此，對(duì)氮氧化物的控制迫在眉睫。大氣中的氮氧化物主要來(lái)源于火電廠煙氣和工業(yè)窯爐煙氣，目前主要采用v-w-ti系或v-mo-ti系脫硝催化劑對(duì)上述煙氣進(jìn)行脫硝處理，前述催化劑的使用溫度為380～440℃。為了滿足催化劑適用溫度，目前發(fā)電廠的脫硝裝置主要采用高塵布置，即脫硝裝置設(shè)置在煙氣未除塵之前的高溫段。但火電廠煙氣粉塵中含有一些重金屬和微量劇毒有機(jī)物，在煙氣脫硝過(guò)程中，煙氣中的粉塵會(huì)吸附聚集和沖刷催化劑的表面，造成催化劑的孔道堵塞，粉塵中的有毒物質(zhì)會(huì)引起催化劑中毒失活，導(dǎo)致催化劑的使用壽命降低。而對(duì)于粉塵中有毒物質(zhì)的處理，國(guó)家又有嚴(yán)格的限制，這又導(dǎo)致失活催化劑的再生、廢棄催化劑的處理都成為難題。若將脫硝裝置采取尾端布置，則可以在很大程度上減少含有毒物質(zhì)的粉塵在催化劑表面聚集，減少其對(duì)催化劑的沖刷磨損、堵塞，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。但火電廠尾端煙氣排放溫度僅為150～200℃，若脫硝裝置采取尾端布置，由于該溫度未達(dá)到v-w-ti系或v-mo-ti系脫硝催化劑的適用溫度，因此在脫硝時(shí)必須對(duì)煙氣進(jìn)行升溫，導(dǎo)致脫硝成本增加，能源浪費(fèi)。對(duì)于工業(yè)窯爐煙氣，其溫度一般在120～250℃，若采用傳統(tǒng)的v-w-ti系或v-mo-ti系催化劑進(jìn)行脫硝處理，也必然要求對(duì)煙氣重新升溫以達(dá)到催化劑的反應(yīng)溫度380～440℃，也存在脫硝成本過(guò)高，能源浪費(fèi)的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供用于電力鋼鐵建材煙氣低溫脫硝的催化劑及其制備方法，該脫硝催化劑的活性窗口位于100～250℃之間，在該溫度區(qū)間對(duì)煙氣的脫硝效率可達(dá)到80％以上，該脫硝催化劑特別適合用于火電廠尾端排放煙氣及工業(yè)窯爐煙氣的脫硝處理。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，用于電力鋼鐵建材煙氣低溫脫硝的催化劑，其特征在于：該催化劑為經(jīng)過(guò)活化處理的、主要組分為活性炭和活性組分的具有蜂窩狀孔道的成型料，蜂窩狀孔道的密度為每平方厘米60～70個(gè)孔，催化劑的比表面積為800～850m2/g，活性組分為鈰的氧化物、錳的氧化物和銅的氧化物，鈰、錳、銅的含量為12～20wt％。本發(fā)明進(jìn)一步提出了上述的用于電力鋼鐵建材煙氣低溫脫硝的催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將太西無(wú)煙煤、太原府谷煤、桂林褐煤分別粉碎成粒徑不超過(guò)80～85μm的粉料，然后取粉碎后的太西無(wú)煙煤1～2kg、太原府谷煤2～3kg、桂林褐煤3～4kg，混合均勻，得到混合煤粉，再計(jì)量煤焦油5～7kg、水4～6kg；(2)將步驟(1)計(jì)量的混合煤粉、煤焦油和水混合后加入真空捏合機(jī)中，在室溫正轉(zhuǎn)捏合4h，然后陳化4h，得到泥料，將泥料裝入真空擠出機(jī)的料筒內(nèi)，啟動(dòng)真空擠出機(jī)的抽真空系統(tǒng)，使料筒內(nèi)的真空度達(dá)到-0.05～-0.07mpa，在此真空度下保持5min，調(diào)節(jié)壓力控制旋鈕，在擠出壓力為15mpa的條件下使泥料通過(guò)孔形狀為圓孔、孔密度為50孔/cm2的不銹鋼蜂窩模具，得到尺寸為φ200mm×100mm的圓柱形蜂窩狀型料坯體；(3)將蜂窩狀型料坯體置于相對(duì)無(wú)風(fēng)的環(huán)境中自然干燥48h，水分含量已低于15wt％，然后置于烘箱中在110～125℃鼓風(fēng)干燥24h，水分含量已低于3wt％。將干燥后的蜂窩狀型料坯體置于煅燒爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下按照5℃/min的升溫速率升溫至240～250℃，然后改通空氣，空氣流量為200ml/min，在空氣中氧化6h后改通氮?dú)猓獨(dú)饬髁繛?20ml/min，以6℃/min的升溫速率升溫至650～700℃，炭化反應(yīng)1h，繼續(xù)升溫至900～950℃，改通co2活化反應(yīng)2h，co2流量為500ml/min，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下隨爐冷卻至室溫，得到炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體；將炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體置于室溫下的濃硝酸溶液中于400w的超聲波振蕩器中處理1h，然后取出所述載體，用水洗直至洗出液呈中性，置于烘箱中120～135℃鼓風(fēng)干燥24h；將干燥后的載體在ce(no3)3、cu(no3)2與mn(no3)2溶液的混合溶液中浸泡，該混合溶液中，ce(no3)3濃度為6～8wt％、cu(no3)2濃度為7～9wt％、mn(no3)2的濃度為11～13wt％，浸泡過(guò)程中間歇取樣進(jìn)行icp分析混合液中錳離子、銅離子和鈰離子的濃度，計(jì)算錳、銅和鈰的負(fù)載量，直到催化劑中錳、銅和鈰的總含量約為15wt％時(shí)，將其取出并置于烘箱中在120～135℃鼓風(fēng)干燥24h，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至600～700℃并在該溫度煅燒3h，即得低溫脫硝催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明提供了一種新型的低溫脫硝催化劑，由于該脫硝催化劑將活性炭、蜂窩結(jié)構(gòu)、活性催化組分結(jié)合于一體，本發(fā)明所述脫硝催化劑的起活溫度低，活性窗口較寬，長(zhǎng)期使用催化活性穩(wěn)定，再生重復(fù)使用的催化活性仍然能保持在較高水平，對(duì)no的轉(zhuǎn)化率最高可恢復(fù)到98％以上，抗水抗硫性以及抗水熱老化性能優(yōu)異，因此，本發(fā)明所述脫硝催化劑能夠大大降低脫硝的運(yùn)行成本。2、本發(fā)明所述脫硝催化劑的活性窗口位于100～250℃之間，在該溫度區(qū)間對(duì)煙氣的脫硝效率可達(dá)到80％以上，因此本發(fā)明所述脫硝催化劑特別適合用于火電廠尾端排放煙氣及工業(yè)窯爐煙氣的脫硝處理。3、由于本發(fā)明所述低溫脫硝催化劑以活性炭為載體、其上負(fù)載鈰的氧化物、錳的氧化物和銅的氧化物作為活性組分，活性炭巨大的比表面積為活性組分提供大量的催化位點(diǎn)，同時(shí)活性炭多孔結(jié)構(gòu)形成的濃度差效應(yīng)能加快傳質(zhì)速度，為脫硝催化反應(yīng)的進(jìn)行提供良好的條件，并且，獨(dú)特的蜂窩狀孔道結(jié)構(gòu)結(jié)合高孔隙率的炭質(zhì)材料使得該脫硝催化劑的輻射傳熱體系大、壓力損失小，能適應(yīng)較大的空速。4、本發(fā)明所述方法的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1(1)將太西無(wú)煙煤、太原府谷煤、桂林褐煤分別粉碎成粒徑不超過(guò)80μm的粉料，然后取粉碎后的太西無(wú)煙煤1kg、太原府谷煤2kg、桂林褐煤3kg，混合均勻，得到混合煤粉，再計(jì)量煤焦油5kg、水4kg；(2)將步驟(1)計(jì)量的混合煤粉、煤焦油和水混合后加入真空捏合機(jī)中，在室溫正轉(zhuǎn)捏合4h，然后陳化4h，得到泥料，將泥料裝入真空擠出機(jī)的料筒內(nèi)，啟動(dòng)真空擠出機(jī)的抽真空系統(tǒng)，使料筒內(nèi)的真空度達(dá)到-0.05mpa，在此真空度下保持5min，調(diào)節(jié)壓力控制旋鈕，在擠出壓力為15mpa的條件下使泥料通過(guò)孔形狀為圓孔、孔密度為50孔/cm2的不銹鋼蜂窩模具，得到尺寸為φ200mm×100mm的圓柱形蜂窩狀型料坯體；(3)將蜂窩狀型料坯體置于相對(duì)無(wú)風(fēng)的環(huán)境中自然干燥48h，水分含量已低于15wt％，然后置于烘箱中在110℃鼓風(fēng)干燥24h，水分含量已低于3wt％。將干燥后的蜂窩狀型料坯體置于煅燒爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下按照5℃/min的升溫速率升溫至240℃，然后改通空氣，空氣流量為200ml/min，在空氣中氧化6h后改通氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛?20ml/min，以6℃/min的升溫速率升溫至650℃，炭化反應(yīng)1h，繼續(xù)升溫至900℃，改通co2活化反應(yīng)2h，co2流量為500ml/min，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下隨爐冷卻至室溫，得到炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體；將炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體置于室溫下的濃硝酸溶液中于400w的超聲波振蕩器中處理1h，然后取出所述載體，用水洗直至洗出液呈中性，置于烘箱中120℃鼓風(fēng)干燥24h；將干燥后的載體在ce(no3)3、cu(no3)2與mn(no3)2溶液的混合溶液中浸泡，該混合溶液中，ce(no3)3濃度為6wt％、cu(no3)2濃度為7wt％、mn(no3)2的濃度為11wt％，浸泡過(guò)程中間歇取樣進(jìn)行icp分析混合液中錳離子、銅離子和鈰離子的濃度，計(jì)算錳、銅和鈰的負(fù)載量，直到催化劑中錳、銅和鈰的總含量約為15wt％時(shí)，將其取出并置于烘箱中在120℃鼓風(fēng)干燥24h，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至600℃并在該溫度煅燒3h，即得低溫脫硝催化劑。測(cè)試表明，本實(shí)施例制備的低溫脫硝催化劑的比表面積為800m2/g，平均孔徑為6.28nm，正壓強(qiáng)度為3.56mpa。實(shí)施例2(1)將太西無(wú)煙煤、太原府谷煤、桂林褐煤分別粉碎成粒徑不超過(guò)85μm的粉料，然后取粉碎后的太西無(wú)煙煤2kg、太原府谷煤3kg、桂林褐煤4kg，混合均勻，得到混合煤粉，再計(jì)量煤焦油7kg、水6kg；(2)將步驟(1)計(jì)量的混合煤粉、煤焦油和水混合后加入真空捏合機(jī)中，在室溫正轉(zhuǎn)捏合4h，然后陳化4h，得到泥料，將泥料裝入真空擠出機(jī)的料筒內(nèi)，啟動(dòng)真空擠出機(jī)的抽真空系統(tǒng)，使料筒內(nèi)的真空度達(dá)到-0.07mpa，在此真空度下保持5min，調(diào)節(jié)壓力控制旋鈕，在擠出壓力為15mpa的條件下使泥料通過(guò)孔形狀為圓孔、孔密度為50孔/cm2的不銹鋼蜂窩模具，得到尺寸為φ200mm×100mm的圓柱形蜂窩狀型料坯體；(3)將蜂窩狀型料坯體置于相對(duì)無(wú)風(fēng)的環(huán)境中自然干燥48h，水分含量已低于15wt％，然后置于烘箱中在125℃鼓風(fēng)干燥24h，水分含量已低于3wt％。將干燥后的蜂窩狀型料坯體置于煅燒爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下按照5℃/min的升溫速率升溫至250℃，然后改通空氣，空氣流量為200ml/min，在空氣中氧化6h后改通氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛?20ml/min，以6℃/min的升溫速率升溫至700℃，炭化反應(yīng)1h，繼續(xù)升溫至950℃，改通co2活化反應(yīng)2h，co2流量為500ml/min，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下隨爐冷卻至室溫，得到炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體；將炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體置于室溫下的濃硝酸溶液中于400w的超聲波振蕩器中處理1h，然后取出所述載體，用水洗直至洗出液呈中性，置于烘箱中135℃鼓風(fēng)干燥24h；將干燥后的載體在ce(no3)3、cu(no3)2與mn(no3)2溶液的混合溶液中浸泡，該混合溶液中，ce(no3)3濃度為8wt％、cu(no3)2濃度為9wt％、mn(no3)2的濃度為13wt％，浸泡過(guò)程中間歇取樣進(jìn)行icp分析混合液中錳離子、銅離子和鈰離子的濃度，計(jì)算錳、銅和鈰的負(fù)載量，直到催化劑中錳、銅和鈰的總含量約為15wt％時(shí)，將其取出并置于烘箱中在135℃鼓風(fēng)干燥24h，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至700℃并在該溫度煅燒3h，即得低溫脫硝催化劑。測(cè)試表明，本實(shí)施例制備的低溫脫硝催化劑的比表面積為850m2/g，平均孔徑為7.16nm，正壓強(qiáng)度為3.89mpa。實(shí)施例3(1)將太西無(wú)煙煤、太原府谷煤、桂林褐煤分別粉碎成粒徑不超過(guò)83μm的粉料，然后取粉碎后的太西無(wú)煙煤2kg、太原府谷煤2kg、桂林褐煤3kg，混合均勻，得到混合煤粉，再計(jì)量煤焦油5kg、水5kg；(2)將步驟(1)計(jì)量的混合煤粉、煤焦油和水混合后加入真空捏合機(jī)中，在室溫正轉(zhuǎn)捏合4h，然后陳化4h，得到泥料，將泥料裝入真空擠出機(jī)的料筒內(nèi)，啟動(dòng)真空擠出機(jī)的抽真空系統(tǒng)，使料筒內(nèi)的真空度達(dá)到-0.06mpa，在此真空度下保持5min，調(diào)節(jié)壓力控制旋鈕，在擠出壓力為15mpa的條件下使泥料通過(guò)孔形狀為圓孔、孔密度為50孔/cm2的不銹鋼蜂窩模具，得到尺寸為φ200mm×100mm的圓柱形蜂窩狀型料坯體；(3)將蜂窩狀型料坯體置于相對(duì)無(wú)風(fēng)的環(huán)境中自然干燥48h，水分含量已低于15wt％，然后置于烘箱中在120℃鼓風(fēng)干燥24h，水分含量已低于3wt％。將干燥后的蜂窩狀型料坯體置于煅燒爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下按照5℃/min的升溫速率升溫至245℃，然后改通空氣，空氣流量為200ml/min，在空氣中氧化6h后改通氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛?20ml/min，以6℃/min的升溫速率升溫至680℃，炭化反應(yīng)1h，繼續(xù)升溫至920℃，改通co2活化反應(yīng)2h，co2流量為500ml/min，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下隨爐冷卻至室溫，得到炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體；將炭基蜂窩結(jié)構(gòu)載體置于室溫下的濃硝酸溶液中于400w的超聲波振蕩器中處理1h，然后取出所述載體，用水洗直至洗出液呈中性，置于烘箱中130℃鼓風(fēng)干燥24h；將干燥后的載體在ce(no3)3、cu(no3)2與mn(no3)2溶液的混合溶液中浸泡，該混合溶液中，ce(no3)3濃度為7wt％、cu(no3)2濃度為8wt％、mn(no3)2的濃度為12wt％，浸泡過(guò)程中間歇取樣進(jìn)行icp分析混合液中錳離子、銅離子和鈰離子的濃度，計(jì)算錳、銅和鈰的負(fù)載量，直到催化劑中錳、銅和鈰的總含量約為15wt％時(shí)，將其取出并置于烘箱中在130℃鼓風(fēng)干燥24h，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至650℃并在該溫度煅燒3h，即得低溫脫硝催化劑。測(cè)試表明，本實(shí)施例制備的低溫脫硝催化劑的比表面積為830m2/g，平均孔徑為6.39nm，正壓強(qiáng)度為3.90mpa?；钚詸z測(cè)如表1所示。反應(yīng)條件：含塵量15mg/nm3，風(fēng)量5000nm3/h，no含量600ppm，nh3含量425ppm，so2：含量800ppm，h2o含量15％，o2含量16％，n2為平衡氣。表1煙氣scr脫硝催化劑的活性檢測(cè)結(jié)果催化劑100℃脫硝效率(％)120℃脫硝效率(％)150℃脫硝效率(％)實(shí)施例180.181.683.1實(shí)施例280.681.083.8實(shí)施例380.481.883.9由上表可知，在反應(yīng)溫度100～150℃的條件下，根據(jù)本發(fā)明方法制備的scr脫硝催化劑具有良好的脫硝效率。當(dāng)前第1頁(yè)12