一種耐硫除氮氧化物凹凸棒石錳基scr催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐硫除氮氧化物凹凸棒石錳基SCR催化劑及其制備方法和應(yīng)用， 屬于環(huán)保及催化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物是大氣污染主要控制的污染物之一，選擇性催化還原是（SCR)技術(shù)是脫 除氮氧化物的最有效方法之一。近年來(lái)，低溫SCR技術(shù)由于自身具有的優(yōu)勢(shì)，蘊(yùn)涵了潛在的 巨大工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，成為脫除氮氧化物（NOx)技術(shù)的研宄熱點(diǎn)。
[0003] 目前商用的催化劑是此03或WO 3改性的V 205/Ti02催化劑，這些催化劑在相對(duì)高的 工作溫度（300-400°C )具有活性高、選擇性好、抗中毒能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，然而在低于200°C的 溫度下表現(xiàn)出非常低的催化活性。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，須將NH 3-SCR裝置置于脫硫和靜電 除塵裝置前，以滿足催化劑工作需要的溫度。
[0004] 盡管這些催化劑具有較強(qiáng)的抗硫性能，但尾氣中大量的灰塵和高濃度的302仍會(huì) 導(dǎo)致催化劑失活。因此，采用低溫NH 3-SCR技術(shù)是有效解決上述問(wèn)題的方法之一。
[0005] 其中，錳基催化劑在低溫NH3-SCR反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，公開(kāi)號(hào)為 CN102847543A的專利公開(kāi)了以粉煤灰-凹凸棒石為載體負(fù)載錳鐵基氧化物的低溫SCR催化 劑的制備；公開(kāi)號(hào)為CN103394358A的專利公開(kāi)了利用金銅尾礦制備錳基低溫脫硝催化劑 的方法；公開(kāi)號(hào)為CN1029353-62A的專利公開(kāi)了一種提高粉煤灰-凹凸棒石錳基SCR催化 劑低溫活性的方法。這些催化劑雖然具有較好的低溫脫硝活性，但是它們耐30 2毒化性能 卻很差。
[0006] 本發(fā)明基于傳統(tǒng)商用釩基催化劑工作溫度窗口高，在300-400°C才表現(xiàn)出高抗SO2 毒化脫硝能力，且以凹凸棒石為載體制備的Mn8/PG催化劑在低溫區(qū)雖然脫硝效率較高，但 耐302毒化性能卻很差，在極低濃度的SO 2存在情況下脫硝效率急劇下降，不能滿足工業(yè)催 化劑抗302毒化要求。為克服以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠顯著提高凹凸棒石錳基SCR 催化劑低溫耐硫脫硝活性的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的在于：提供一種既保留現(xiàn)有技術(shù)之優(yōu)點(diǎn)，又能夠提高低溫抗SO2毒化能 力的耐硫除氮氧化物凹凸棒石錳基SCR催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種耐硫除氮氧化物凹凸棒石錳基SCR催化劑，該催化劑以凹凸棒石為載體，同 步負(fù)載錳元素的氧化物和輔助元素 M的氧化物，其中，該催化劑中錳元素的質(zhì)量百分比為 8wt %，輔助元素 M的質(zhì)量百分比為l-9wt %。
[0010] 優(yōu)選地，所述的輔助元素 M為L(zhǎng)a或Sb。
[0011] 優(yōu)選地，所述的耐硫除氮氧化物凹凸棒石錳基SCR催化劑的制備方法，按以下步 驟操作：
[0012] 1)催化劑載體的制備
[0013] 取已成型且平均粒徑為20-40目的凹凸棒石顆粒若干在空氣連續(xù)通入下于 300-500 °C煅燒3h后得到催化劑載體；
[0014] 2)催化劑活性組分和助劑組分的同步負(fù)載
[0015] 將上述凹凸棒石按照浸漬固液比浸入金屬M(fèi)n和La鹽溶液或金屬M(fèi)n和Sb鹽溶液 中，其中，Sb鹽不溶于水，用酸溶解，室溫浸漬24h，然后于50°C干燥6h后，再于IKTC干燥 12h，最后置于空氣氣氛下于300°C煅燒3h得到催化劑成品。
[0016] 優(yōu)選地，步驟2)所述催化劑以Mn8/PG催化劑為基體，在催化劑制備過(guò)程中與活性 組分錳氧化物同步負(fù)載助劑鑭氧化物或銻氧化物。
[0017] 優(yōu)選地，步驟2)中浸漬固液比為Ig :0. 8mL-lg :0. 9mL。
[0018] 優(yōu)選地，步驟 2)中金屬 Mn 和 La、Sb 鹽分別為 Mn (NO3) 3 · 5H20 和 La (NO3) 3 · 6H20、 Sb (CH3COOH)3O
[0019] 優(yōu)選地，步驟2)中用于溶解金屬Sb鹽的酸為梓檬酸。
[0020] 優(yōu)選地，該催化劑可用于固定源燃煤電廠的脫硝
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：
[0022] 1、凹凸棒石來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，作為載體制備脫硝催化劑有利于降低成本；
[0023] 2、類金屬銻氧化物的加入提高了凹凸棒石錳基SCR催化劑的低溫活性，與傳統(tǒng)的 釩基催化劑相比溫度窗口顯著降低，150°C的脫硝率高達(dá)96%。在通入200ppm 302條件下， 150°C的耐硫脫硝率仍高達(dá)90%。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是實(shí)施例1制備的催化劑脫硝效率隨反應(yīng)溫度的變換曲線；
[0025] 圖2是實(shí)施例2制備的催化劑掃描電鏡圖；
[0026] 圖3-5是實(shí)施例2制備的催化劑在不同條件下的脫硝效率隨反應(yīng)溫度的變換曲 線。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] 本實(shí)施例中催化劑的制備：
[0029] 1、載體的制備
[0030] 取已成型且平均粒徑為20-40目的凹凸棒石顆粒若干在空氣連續(xù)通入下于 300-500 °C煅燒3h后得到催化劑載體。
[0031] 2、催化劑活性組分和助劑組分的負(fù)載
[0032] 取IOg載體，按等體積浸漬法測(cè)試載體的飽和吸水量（固液比）0. 8mL/g ;
[0033] 將IOg凹凸棒石（PG)按照浸漬固液比浸入Mn(NO3)2 ·5Η20和La(NO3)3 ·6Η20的混 合溶液中（Mn (NO3) 2 · 5H20、La (NO3) 3 · 6Η20中Mn和La的質(zhì)量分別為0. 8g、0. 5g)，室溫浸漬 24h，然后于50°C干燥6h后再于IKTC干燥12h，最后置于空氣氣氛下于300°C煅燒3h得到 催化劑成品，記為Mn 8La5/PG。
[0034] 作為對(duì)比，將IOg PG按照浸漬固液比浸入Mn(NO3)2 ·5Η20水溶液中（Mn(NO3)2 ·5Η20 中Mn的質(zhì)量為0. 8g)，室溫浸漬24h，然后于50°C干燥6h后再于110°C干燥12h，最后置于 空氣氣氛下于300°C煅燒3h得到催化劑成品，記為Mn 8/PG。
[0035] 對(duì)上述催化劑在指定溫度窗口中進(jìn)行SCR活性評(píng)價(jià)：
[0036] 將催化劑樣品裝入固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)器放入程序控溫反應(yīng)爐中控制溫度 100-300°〇;在100°