一種低溫抗硫scr催化劑的制備配方與制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫抗硫SCR催化劑的制備配方與方法，可用于去除燃?xì)忮仩t、玻璃窯爐和水泥窯爐等尾氣中的氮氧化物，屬于催化化學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大氣環(huán)境問題的日益突出和人們環(huán)保訴求的不斷升溫，氮氧化物作為大氣主要污染物之一，其控制技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。選擇性催化還原技術(shù)作為比較成熟且高效的煙氣脫硝技術(shù)已得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用，是世界脫硝市場的主流技術(shù)。
[0003]目前市場上SCR催化劑主要為V2O5-MoO3-T1^ V 205-W03_Ti02體系的中高溫催化劑，活性溫度區(qū)間大約在300-400°C，低溫下催化劑效率下降明顯；許多工業(yè)窯爐尾氣溫度低于220°C，而且尾氣中二氧化硫含量較高，若采用中高溫脫硝，需另設(shè)加熱器，消耗大量能源；如果采用低溫脫硝技術(shù)，SOx容易與還原劑NH3在催化劑表面生成硫酸鹽，堵塞催化劑孔道，覆蓋活性位點(diǎn)，降低催化劑壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)低溫脫硝催化劑的技術(shù)難點(diǎn)和發(fā)展瓶頸，本發(fā)明提供一種低溫抗硫SCR催化劑的制備配方與方法，使催化劑在200°C左右的煙氣條件下高效去除N0X，即使高硫煙氣條件下也可以保證較高的脫硝效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明采用浸漬法制備負(fù)載V205、W03、P205以及陰離子Br離子的SCR催化劑，催化劑載體為T12，催化劑活性成分為V2O5,助劑為W03、P2O5以及Br。
[0007]1102為 7O-95Wt %，V 205為 O-1Owt %，WO 3為 0_20wt %，P 205為 O-3Wt %，Br 元素為0.35-0.5wt % ο
[0008]一種低溫抗硫SCR催化劑的制備方法，包括如下步驟:
[0009]I)將草酸溶于適量去離子水中，并在40-80°C條件下攪拌溶解，加入偏釩酸銨繼續(xù)攪拌，全部溶解直至變?yōu)樗{(lán)色澄清溶液；
[0010]2)將磷酸三銨、鎢酸銨和溴化銨依次加入到步驟I)生成的溶液中，繼續(xù)在40-80°C條件下攪拌，全部溶解直至變?yōu)楹谏芤海?br>[0011]3)將定量T12載體緩慢加入到步驟2)生成的溶液中，并一直在40-80°C條件下攪拌，直至呈粘稠狀；
[0012]4)將步驟3)得到的粘稠狀固體，未經(jīng)烘干放入馬弗爐，在200-270°C條件下焙燒2-5個(gè)小時(shí)，然后在400-500°C條件下焙燒2-5個(gè)小時(shí)，自然冷卻到室溫，篩分至20-120目備用O
[0013]上述制備方法種各原料的質(zhì)量用量:催化劑各組分含量分別T12載體按T12質(zhì)量計(jì)，偏銀酸錢以V2O5計(jì)，鶴酸錢以WO 3計(jì)，磷酸三錢以P 205if,溴化錢以溴計(jì):T1 2為70-95wt %，V2O5為 O-1Owt %，WO 3為 0_20wt %，P 205為 0_3wt %，Br 為 0.35-0.5wt %。
[0014]草酸:偏釩酸銨的質(zhì)量比(1-3):1。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選:偏釩酸銨:磷酸三銨、鎢酸銨、溴化銨和1102為2:0.6:3:(0.3-0.35):40o
[0016]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下:
[0017]1、本發(fā)明具有優(yōu)良的低溫催化活性，高活性溫度區(qū)間大。在200-380°C條件下，NOx去除率維持在99%以上。
[0018]2、本發(fā)明具有良好的低溫抗硫性，大大提高催化劑在低溫高硫煙氣條件下的使用壽命。在煙氣溫度200 °C、NOx濃度950mg/m 3、SO2濃度1200mg/m 3時(shí)，催化劑效率在90%以上可保持幾千小時(shí)。
[0019]3、催化劑制作條件簡單，采用一步浸漬法，縮減烘干工序，縮短制備時(shí)間，降低能耗，易于工業(yè)化生產(chǎn)和市場推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0020]圖1為Br-V2O5-MoO3-T12催化劑在不同溫度下脫硝效率圖。其中曲線(N0.1)、(N0.2)、(N0.3)分別對(duì)應(yīng)實(shí)例1、實(shí)例2、實(shí)例3樣品的脫硝效率曲線。
[0021 ] 圖2為實(shí)例I中所得1#催化劑的抗硫性能圖。
[0022]圖3為實(shí)例2中所得2#催化劑的抗硫性能圖。
[0023]圖4為實(shí)例3中所得3#催化劑的抗硫性能圖。
[0024]圖5為所制得Br-V2O5-MoO3-Ti02樣品的XRD譜圖。其中曲線(N0.1)、(N0.2)、(N0.3)分別對(duì)應(yīng)實(shí)例1、實(shí)例2、實(shí)例3樣品的XRD譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0026]實(shí)例1:
[0027]將2g草酸溶于50g去離子水中，并在50°C條件下攪拌溶解，加入Ig偏釩酸銨繼續(xù)攪拌，全部溶解直至變?yōu)樗{(lán)色澄清溶液；將0.3g磷酸三銨、1.5g鎢酸銨和0.15g溴化銨依次加入到生成的溶液中，繼續(xù)在50°C條件下攪拌，全部溶解直至變?yōu)楹谏芤海粚?0gTi02載體緩慢加入到上述溶液中，并在40°C條件下攪拌，直至呈粘稠狀；將得到的粘稠狀固體，未經(jīng)烘干放入馬弗爐，在250°C條件下焙燒2個(gè)小時(shí)，然后在450°C條件下焙燒5個(gè)小時(shí)，自然冷卻到室溫，篩分至20-120目備用，得到1#催化劑。
[0028]實(shí)例2:
[0029]將4g草酸溶于10g去離子水中，并在50°C條件下攪拌溶解，加入2g偏釩酸銨繼續(xù)攪拌，全部溶解直至變?yōu)樗{(lán)色澄清溶液；將0.6g磷酸三銨、3g鎢酸銨和0.3g溴化銨依次加入到生成的溶液中，繼續(xù)在50°C條件下攪拌，全部溶解直至變?yōu)楹谏芤?；?(^1102載體緩慢加入到上述溶液中，并在40°C條件下攪拌，直至呈粘稠狀；將得到的粘稠狀固體，未經(jīng)烘干放入馬弗爐，在250°C條件下焙燒2個(gè)小時(shí)，然后在480°C條件下焙燒5個(gè)小時(shí)，自然冷卻到室溫，篩分至20-120目備用，得到2#催化劑。
[0030]實(shí)例3:
[0031]將4g草酸溶于10g去離子水中，并在50°C條件下攪拌溶解，加入2g偏釩酸銨繼續(xù)攪拌，全部溶解直至變?yōu)樗{(lán)色澄清溶液；將0.6g磷酸三銨、3g鎢酸銨和0.35g溴化銨依次加入到生成的溶液中，繼續(xù)在50°C條件下攪拌，全部溶解直至變?yōu)楹谏芤?；?0gTi02載體緩慢加入到上述溶液中，并在40°C條件下攪拌，直至呈粘稠狀；將得到的粘稠狀固體，未經(jīng)烘干放入馬弗爐，在250°C條件下焙燒2個(gè)小時(shí)，然后在450°C條件下焙燒5個(gè)小時(shí)，自然冷卻到室溫，篩分至20-120目備用，得到3#催化劑。
[0032]測試?yán)?:
[0033]分別以實(shí)例I的1#催化劑，實(shí)例2的2#催化劑，實(shí)例3的3#催化劑為例，進(jìn)行SCR活性測試。原料氣組成部分為NOx (700ppm)、NH3 (700ppm) ,5% O2, N2作為平衡氣，空速為30000h_，測試催化劑在120-400°C的脫硝效率曲線，測試結(jié)果如圖1。由測試結(jié)果可以看出，催化劑脫硝效率在170°C達(dá)到90%以上，200-380°C維持在99%以上，體現(xiàn)出良好的脫硝性能。圖中N0.1對(duì)應(yīng)實(shí)例I的1#催化劑，N0.2對(duì)應(yīng)實(shí)例2的2#催化劑，N0.3對(duì)應(yīng)實(shí)例3的3#催化劑。
[0034]測試?yán)?:
[0035]以實(shí)例I的1#催化劑進(jìn)行抗硫?qū)嶒?yàn)。原料氣組成部分為NOx (700ppm)、NH3(700ppm) ,5% O2, 302濃度1200mg/m 3，N2作為平衡氣，空速為30000h、在200°C條件下進(jìn)行抗硫?qū)嶒?yàn)，測試結(jié)果如圖2。測試時(shí)間92小時(shí)，脫硝效率由100%降到98.9%。圖中N0.1對(duì)應(yīng)實(shí)例I的1#催化劑。
[0036]測試?yán)?:
[0037]以實(shí)例2的2#催化劑進(jìn)行抗硫?qū)嶒?yàn)。原料氣組成部分為NOx (700ppm)、NH3(700ppm) ,5% O2, 302濃度1200mg/m 3，N2作為平衡氣，空速為30000h、在200°C條件下進(jìn)行抗硫?qū)嶒?yàn)，測試結(jié)果如圖3。測試時(shí)間96小時(shí)，脫硝效率為100%。圖中N0.2對(duì)應(yīng)實(shí)例2的2#催化劑。
[0038]測試?yán)?:
[0039]以實(shí)例3的3#催化劑進(jìn)行抗硫?qū)嶒?yàn)。原料氣組成部分為NOx (700ppm)、NH3(700ppm) ,5% O2, 302濃度1200mg/m 3，N2作為平衡氣，空速為30000h、在200°C條件下進(jìn)行抗硫?qū)嶒?yàn)，測試結(jié)果如圖4。測試時(shí)間71小時(shí)，脫硝效率由99.91%降到99.79%。圖中N0.3對(duì)應(yīng)實(shí)例3的3#催化劑。
[0040]測試?yán)?:
[0041 ] 分別以實(shí)例I的1#催化劑，實(shí)例2的2#催化劑，實(shí)例3的3#催化劑為例，進(jìn)行X-射線衍射測試，測試結(jié)果如圖5。圖中N0.1對(duì)應(yīng)實(shí)例I的1#催化劑，N0.2對(duì)應(yīng)實(shí)例2的2#催化劑，N0.3對(duì)應(yīng)實(shí)例3的3#催化劑。從圖中可以看出，三種樣品的XRD圖僅出現(xiàn)T12的特征衍射峰，在衍射角2 Θ = 25.28。時(shí)出現(xiàn)最高峰，并沒有出現(xiàn)V205、W03、Br離子特征衍射峰，可能是因?yàn)槠湄?fù)載量較少，其衍射特征峰被煙沒于衍射曲線背底中，基本看不到。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫抗硫SCR催化劑，其組分含量分別是:催化劑載體為T1 2，催化劑活性成分為V2O5,助劑為W03、P2O5以及Br元素。
2.按照權(quán)利要求1的一種低溫抗硫SCR催化劑，其特征在于，T12為70-95wt%，V2O5為 O-1Owt %，WO3為 0-20wt %，P 205為 0-3wt %，Br 元素為 0.35-0.5wt %。
3.一種低溫抗硫SCR催化劑的制備方法，采用一步浸漬法，該方法包括如下步驟: 1)將草酸溶于適量去離子水中，并在40-80°C條件下攪拌溶解，加入偏釩酸銨繼續(xù)攪拌，全部溶解直至變?yōu)樗{(lán)色澄清溶液； 2)將磷酸三銨、鎢酸銨和溴化銨依次加入到步驟I)生成的溶液中，繼續(xù)在40-80°C條件下攪拌，全部溶解直至變?yōu)楹谏芤海? 3)將定量T12載體緩慢加入到步驟2)生成的溶液中，并一直在40-80°C條件下攪拌，直至呈粘稠狀； 4)將步驟3)得到的粘稠狀固體，未經(jīng)烘干放入馬弗爐，在200-270°C條件下焙燒2_5個(gè)小時(shí)，然后在400-500 °C條件下焙燒2-5個(gè)小時(shí)，自然冷卻到室溫，篩分至20-120目備用。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，各原料的質(zhì)量用量:催化劑各組分含量分別T12載體按T1 2質(zhì)量計(jì)，偏釩酸銨以V 205計(jì)，鎢酸銨以WO 3計(jì)，磷酸三銨以P 205計(jì)，溴化銨以溴計(jì):打02為 7O-95Wt %，V2O5為 O-1Owt %, WO 3為 0-20wt %, P 205為 0-3wt %, Br 為0.35-0.5wt% ο
5.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，草酸:偏釩酸銨的質(zhì)量比(1-3):1。
6.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，偏釩酸銨:磷酸三銨、鎢酸銨、溴化銨和1102的質(zhì)量比為 2:0.6:3: (0.3-0.35):40。
7.權(quán)利要求1所述的一種低溫抗硫SCR催化劑作為低溫脫硝催化劑應(yīng)用。
8.權(quán)利要求1所述的一種低溫抗硫SCR催化劑作為低溫脫硝催化劑應(yīng)用，其特征在于，脫硝溫度200-380°C條件。
【專利摘要】一種用于去除氮氧化物的低溫抗硫SCR催化劑的制備配方與制備方法，屬于催化化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明采用一步浸漬法在銳鈦礦TiO2表面負(fù)載V2O5、WO3、P2O5以及陰離子Br。催化劑各組分含量分別是：TiO2為60-95wt％，V2O5為0-10wt％，WO3為0-20wt％，P2O5為0-3wt％，Br-為0.35-0.5wt％。其化學(xué)組分前驅(qū)物分別是：V2O5前驅(qū)物為偏釩酸銨，WO3前驅(qū)物為鎢酸銨，P2O5前驅(qū)物為磷酸三銨，Br前驅(qū)物為溴化銨。本發(fā)明負(fù)載微量非金屬元素，減緩催化劑在含硫煙氣中硫酸鹽的生成，增加催化劑酸性位，提高催化劑脫硝效率及抗硫性，延長催化劑在低溫高硫煙氣條件下的使用壽命。同時(shí)在催化劑制備方法上也有改進(jìn)，采用一步浸漬法，縮減胚料烘干工序，縮短催化劑制備時(shí)間，便于催化劑工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】B01D53-56, B01D53-90, B01J27-16
【公開號(hào)】CN104841464
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510232554
【發(fā)明人】李堅(jiān), 梁全明, 何洪, 梁文俊, 宋芊千, 張鐵軍
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日