專利名稱：一種scr煙氣脫硝催化劑的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SCR煙氣脫硝的催化劑。
背景技術(shù)：
火電廠等排放的煙氣中，含有大量的氮氧化物(NOx，主要包括N0、N02、N20等)。N0x 是產(chǎn)生酸雨、帶來光化學(xué)煙霧、導(dǎo)致溫室效應(yīng)以及對(duì)臭氧層造成破壞的主要大氣污染物。治 理NOx污染的主要方法之一是，把煙氣中NOx還原為氮(N2，這一過程稱為對(duì)煙氣脫硝)，氨 (NH3)又是至今已發(fā)現(xiàn)的最有效的還原劑。其中，在脫硝裝置里增設(shè)了催化裝置及其催化劑 的選擇性催化還原(SCR)脫硝方法，比僅用還原劑NH3的非選擇性催化還原(SNCR)脫硝方 法優(yōu)越得多，前者不但脫硝率比后者高得多、而且NH3的消耗量和逃逸量又均低于后者。這 就是說，催化劑是提高脫硝率、降低治理NOx成本的關(guān)鍵。已知的這類催化劑均是金屬氧 化物，尤其以V205的催化活性最高。目前能夠在商業(yè)上應(yīng)用的是，以Ti02為載體、以V205為 負(fù)載在該載體之上的主要活性組分的催化體系，申請(qǐng)?zhí)枮?00810224389. 2、名稱為《一種以 Ti02為原料的脫硝催化劑及其制備方法》之方案就是其中之一。然而，這類催化劑卻存在原 材料成本較高、催化劑本身的制備工藝相對(duì)復(fù)雜之不足；由于這類催化劑需要在較高煙氣 溫度(一般為300°C 400°C)下才能發(fā)揮作用，而在較高溫度促使下，高濃度粉塵和煙氣 中S02又容易引起這類催化劑中毒，所以，這類催化劑還有使用壽命較短之不足?？傊瑧?yīng) 用這類催化劑來治理NOx的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是，提供一種原料成本低廉、且制備工藝簡(jiǎn)單的SCR煙氣脫硝 催化劑的制備方法。本發(fā)明的第二目的是，提供一種原料成本低廉、能在較低的煙氣溫度下發(fā)揮催化 作用的SCR煙氣脫硝催化劑。實(shí)現(xiàn)所述第一發(fā)明目的之方案是這樣一種SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，該方 法以提取錳酸鉀后的礦渣為主要原料，它包括如下步驟(1)洗渣將2mol/L的硝酸溶液與提取錳酸鉀后的礦渣按5 1. 1 1. 3的質(zhì)量 比混合，在常溫下充分?jǐn)嚢瑁蝗缓?，靜置、過濾、洗滌濾渣，洗滌次數(shù)以檢測(cè)不出鉀離子為度， 接著將濾渣烘干并粉碎成粉末；(2)成型取步驟(1)所得濾渣粉末與造孔劑粉末充分混合，然后逐漸加入蒸餾 水，并調(diào)節(jié)到能夠搓條、制成顆粒的程度；其中，造孔劑為活性炭、聚乙二醇、硝酸銨、硫酸 銨和碳酸銨中的任何一種，濾渣粉末與該造孔劑的質(zhì)量比為100 5 7. 5;顆粒的粒徑 0. 8 1. 2cm ；(3)活化將步驟(2)所得顆粒先后置于70 90°C和90 100°C下各烘2小時(shí)， 然后再將這些顆粒先后置于250 270°C焙燒1小時(shí)、440 460°C焙燒2小時(shí)、590 610°C 焙燒2小時(shí)，此后，自然冷卻至室溫，所得到的固體顆粒即為SCR煙氣脫硝催化劑。
實(shí)現(xiàn)所述第二發(fā)明目的之方案是這樣一種SCR煙氣脫硝的催化劑，該催化劑是由 實(shí)現(xiàn)第一發(fā)明目的之方法所制備而成的。從實(shí)現(xiàn)第一發(fā)明目的和第二發(fā)明目的之方案中可以看出，本發(fā)明的制備催化劑的 主要原料的來源，并不需要專門制備或購買，而是選用提取了錳酸鉀后的通常被廢棄了礦 渣。由于這些礦渣中仍然含一定量錳元素(以高價(jià)錳形式存在)，所以，本發(fā)明的催化劑發(fā) 揮作用的部分實(shí)際上是錳的氧化物。把通常被廢棄了提取了錳酸鉀后的礦渣制備成催化劑 后，不但節(jié)省了本催化劑的原料成本，而且還消除了含高價(jià)錳的廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。從方 案中還可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明還有制備工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，本發(fā)明的催化劑能夠在煙氣溫度為200°C左右的情況下發(fā)揮催化 作用，這樣一來，現(xiàn)有技術(shù)中因溫度較高，而促使高濃度粉塵和煙氣中so2造成其中毒的條 件也大大削弱了，于是，其催化活性的壽命也得以延長?？傊?，本發(fā)明是一種成本低廉、有利于環(huán)境，能變廢為寶的制備方法與產(chǎn)品。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式一種SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，該方法以提取錳酸鉀后的礦渣為主要原 料，它包括如下步驟(1)洗渣將2mol/L的硝酸溶液與提取錳酸鉀后的礦渣按5 1. 1 1. 3的質(zhì)量 比混合，在常溫下充分?jǐn)嚢?本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，具體配比與攪拌時(shí)間均應(yīng)當(dāng)以能充分 除去該礦渣中的雜質(zhì)為度)，然后，靜置、過濾、洗滌濾渣(洗滌時(shí)最好用蒸餾水)，洗滌次數(shù) 以檢測(cè)不出鉀離子為度，接著將濾渣烘干并粉碎成粉末；(2)成型取步驟(1)所得濾渣粉末與造孔劑粉末充分混合，然后逐漸加入蒸餾 水，并調(diào)節(jié)到能夠搓條、制成顆粒的程度；其中，造孔劑為活性炭、聚乙二醇、硝酸銨、硫酸 銨和碳酸銨中的任何一種，濾渣粉末與該造孔劑的質(zhì)量比為100 5 7. 5;顆粒的粒徑 0. 8 1. 2cm ；本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，制造顆粒前，濾渣粉末與該造孔劑粉末的粒徑也應(yīng)當(dāng)以容 易搓條、并制成顆粒的程度為準(zhǔn)。(3)活化將步驟(2)所得顆粒先后置于70 90°C和90 100°C下各烘2小時(shí)， 然后再將這些顆粒先后置于250 270°C焙燒1小時(shí)、440 460°C焙燒2小時(shí)、590 610°C 焙燒2小時(shí)，此后，自然冷卻至室溫，所得到的固體顆粒即為SCR煙氣脫硝的催化劑。進(jìn)一步講，在步驟(2)中，還可以均勻地混合進(jìn)電解錳陽極泥；其濾渣粉末與該電 解錳陽極泥的質(zhì)量比為100 8 44。電解錳陽極泥中的有用成分是二氧化錳，在步驟(2)成型制粒過程中加入電解錳 陽極泥，不但增加了該催化劑活性組份的含量，進(jìn)一步提高了其催化活性；而且又是一種對(duì) 廢棄物的利用，節(jié)省了專門處理電解錳陽極泥的費(fèi)用。這就是說，對(duì)于既要提取(生產(chǎn))錳 酸鉀、又要生產(chǎn)電解錳的企業(yè)來講，其制備的SCR煙氣脫硝的催化劑中所利用的廢棄物，既 包括提取了錳酸鉀后的礦渣、也包括電解錳陽極泥。由本發(fā)明方法所制備的SCR煙氣脫硝的催化劑，通過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)，其制備 方法分為不包括有電解錳陽極泥的、和包括有電解錳陽極泥的兩種情況。之后，先將這些催化劑分別放于固定床管式反應(yīng)器中；然后在空速為lOOOOh—1，溫度為195°C 210°C的條件 下，將含200ppm NO的模擬煙氣與200ppm濃度的還原氣體NH3，以1 1的比例通入反應(yīng)器； 最后檢測(cè)反應(yīng)器出口的模擬煙氣(NO)濃度，從而計(jì)算出脫硝率。驗(yàn)證例見下表。
特別說明，在制備過程中所涉及的溫度范圍，在均在具體實(shí)施方式
所提及的范圍 內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在大多數(shù)情況下，這些溫度范圍的大小端值，也可以認(rèn)為是其中 間值溫度值的允許偏差。從驗(yàn)證例中可以看出，沒有包括有電解錳陽極泥的本發(fā)明的催化劑，在210°C左右 的煙氣溫度(即195°C 210°C )條件下，已經(jīng)能夠取得較好的脫硝；而加入了電解錳陽極 泥、特別是適當(dāng)增加其加入量之后，對(duì)煙氣脫硝的效果更好。所以，對(duì)于同時(shí)也生產(chǎn)電解錳 的企業(yè)來講，應(yīng)當(dāng)把充分地利用這一原本要廢棄電解錳陽極泥，以取得一舉兩得的效果。
權(quán)利要求
一種SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，該方法以提取錳酸鉀后的礦渣為主要原料，它包括如下步驟(1)洗渣將2mol/L的硝酸溶液與提取錳酸鉀后的礦渣按5∶1.1～1.3的質(zhì)量比混合，在常溫下充分?jǐn)嚢瑁蝗缓?，靜置、過濾、洗滌濾渣，洗滌次數(shù)以檢測(cè)不出鉀離子為度，接著將濾渣烘干并粉碎成粉末；(2)成型取步驟(1)所得濾渣粉末與造孔劑粉末充分混合，然后逐漸加入蒸餾水，并調(diào)節(jié)到能夠搓條、制成顆粒的程度；其中，所述造孔劑為活性炭、聚乙二醇、硝酸銨、硫酸銨和碳酸銨中的任何一種，所述濾渣粉末與該造孔劑的質(zhì)量比為100∶5～7.5；所述顆粒的粒徑0.8～1.2cm；(3)活化將步驟(2)所得顆粒先后置于70～90℃和90～100℃下各烘2小時(shí)，然后再將這些顆粒先后置于250～270℃焙燒1小時(shí)、440～460℃焙燒2小時(shí)、590～610℃焙燒2小時(shí)，此后，自然冷卻至室溫，所得到的固體顆粒即為SCR煙氣脫硝催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，在所述步驟(2) 中，還均勻地混合有電解錳陽極泥；所述濾渣粉末與該電解錳陽極泥的質(zhì)量比為100 8 44。
3.—種SCR煙氣脫硝的催化劑，其特征在于，該催化劑是由權(quán)利要求1所述的方法制備 而成的。
4.一種SCR煙氣脫硝的催化劑，其特征在于，該催化劑是由權(quán)利要求2所述的方法制備 而成的。
全文摘要
一種SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法及其產(chǎn)品。該方法以提取錳酸鉀后的礦渣為主要原料，它包括用2mol/L的硝酸溶液洗渣，之后濾渣烘干粉碎；將濾渣粉末與造孔劑粉末和電解錳陽極泥充分混合，加入蒸餾水搓條、制成顆粒；逐次烘于，逐次焙燒、以進(jìn)行活化的步驟，最后制得本發(fā)明的SCR煙氣脫硝催化劑。本發(fā)明不但節(jié)省了原料成本，而且還消除了含高價(jià)錳的廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，還有制備工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。驗(yàn)證表明，本發(fā)明的催化劑能夠在煙氣溫度為200℃左右的情況下發(fā)揮催化作用，其催化活性的壽命也得以延長。所以，本發(fā)明是一種成本低廉、有利于環(huán)境，能變廢為寶的制備方法與產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B01J23/34GK101862652SQ20101010086
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者劉仁龍, 劉作華, 呂漢卿, 孫大貴, 左趙宏, 張桂紅, 李國云, 杜軍, 范興, 鄔宏旭, 陶長元 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)