一種煙氣脫硝中抗硫抗水的低溫催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于NH3選擇性催化還原(SCR)氮氧化物的一種煙氣脫硝中的抗硫抗水低溫催化劑及其制備方法,本催化劑以鐵、錳的氧化物為活性組分,納米二氧化鈦為載體,兩種或兩種以上變價(jià)金屬鈰、銅、釩、鉻的氧化物為催化劑助劑,本方法制備的活性最好的SCR催化劑在CNO=CNH3=0.4%、CO2=2.5%、空間速度=9000h-1操作條件下,反應(yīng)溫度為130℃時(shí)SCR活性高達(dá)94%以上,150℃時(shí)的活性接近100%,并且有很好的抗SO2和H2O中毒能力,150℃反應(yīng)溫度條件下,單獨(dú)加入SO2對其活性幾乎沒有影響,單獨(dú)加入10.2%的H2O后,NO的轉(zhuǎn)化率也能長時(shí)間保持在85%左右,即使在同時(shí)存在1000×10-6左右的SO2和3.5%的H2O兩種毒化組分的情況下其活性也能長期保持在83%左右。因此,此SCR抗硫抗水低溫催化劑具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】一種煙氣脫硝中抗硫抗水的低溫催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煙氣脫硝中用于冊13選擇性催化還原(SCR)N0x的抗硫抗水低溫催 化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物(N0X)是大氣環(huán)境的主要污染物之一。從國外經(jīng)驗(yàn)來看,以NH 3為還 原劑的選擇性催化還原(SCR)是目前煙氣脫硝的最有效方法,其主要采用的%05/110 2和 V205-W03/Ti02催化劑需要在320°C以上使用,以避免催化劑中毒。因此一般將脫硝裝置置于 鍋爐系統(tǒng)空氣預(yù)熱器和電除塵之前以滿足操作溫度的要求。煙氣中的高濃度煙塵就會(huì)影響 催化劑脫硝的效率、穩(wěn)定性和催化劑壽命。
[0003] 中國煙氣脫硝已經(jīng)大規(guī)模開展。目前市場上應(yīng)用的催化劑磨損較大、易中毒,導(dǎo)致 脫硝運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用較高,一般僅大型火電廠能夠滿足其運(yùn)行費(fèi)用,針對中小型工業(yè)鍋爐, 難以承受其高昂的費(fèi)用。低溫抗硫抗水SCR催化裝置則可在不改變我國現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)及其 配套除塵器的條件下置于除塵器之后,既可避免煙塵對催化劑的影響,又可利用煙氣余熱 實(shí)現(xiàn)SCR高效脫硝,同時(shí)降低催化劑損耗,降低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。
[0004] 目前,國外已出現(xiàn)了少數(shù)抗硫抗水低溫SCR催化劑,如:Mn0x-Ce0 2催化齊[J、Fe-Mn/ Ti02催化劑及Mn/Ti02催化劑等。這些催化劑組成成份簡單,有的沒有Ti02載體,有的沒有 加入催化劑助劑或加入的助劑品種單一,因而低溫活性較差,需在140°C甚至180°C以上才 有好的催化活性,沒有體現(xiàn)較好的抗S0 2和H20的毒化性能。本發(fā)明涉及的抗硫抗水催化劑 由于在載體和組成成分與上述催化劑不同,因而具有更高的SCR活性和很好的抗S0 2和H20 中毒能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種用于NH3選擇性催化還原N0X的、具有高活性和抗S0 2及 H20中毒能力的煙氣脫硝中的低溫催化劑。
[0006] 本發(fā)明的另一目的旨在可有效地制備上述催化劑的煙氣脫硝中的抗硫抗水低溫 催化劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的:
[0008] 本發(fā)明的催化劑以鐵、錳的氧化物為活性組分,納米二氧化鈦為載體,兩種或兩種 以上變價(jià)金屬鈰、銅、釩、鉻的氧化物為催化劑助劑,其中鐵占催化劑總重量擔(dān)載量為1%? 10%,錳占催化劑總重量擔(dān)載量為1 %?15%,鐵、錳與變價(jià)金屬的摩爾比例為0. 1?1. 8。
[0009] 本發(fā)明的另一目的是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0010] 1)、取鐵、錳的硝酸鹽或醋酸鹽和納米二氧化鈦均勻混合于水溶液中,另外再加入 兩種或兩種以上一定質(zhì)量的變價(jià)金屬鈰、銅、釩、鉻的硝酸鹽或醋酸鹽作為催化劑助劑,鐵、 錳與變價(jià)金屬的摩爾比例為0. 1?1. 8 ;
[0011] 2)、靜置2?3h后放入烘箱中,在90?140°C的溫度下干燥;
[0012] 3)、在空氣中煅燒,煅燒溫度為500?850°C ;
[0013] 4)、冷卻后研磨過篩,所得催化劑中,其中鐵占催化劑總重量的擔(dān)載量為1 %? 10%,錳占催化劑總重量擔(dān)載量為1 %?15%。
[0014] 本發(fā)明的特點(diǎn)是用本方法制備的活性最好的SCR催化劑在CN() = CNH3 = 0. 4% Xm =2. 5%、空間速度=90001^操作條件下,反應(yīng)溫度為130°C時(shí)SCR活性高達(dá)94%以上, 150°C時(shí)的活性接近100%,并且有很好的抗S0 2和H20中毒能力。
[0015] 本方法制備的活性最好的SCR催化劑在CTO = Cra3 = 0. 4%、Q = 2. 5%、空間速 度=ΘΟΟΟΙΓ1操作條件下,反應(yīng)溫度為130°C時(shí)SCR活性高達(dá)94%以上,150°C時(shí)的活性接近 100%,并且有很好的抗S0 2和H20中毒能力,150°C反應(yīng)溫度條件下,單獨(dú)加入S02對其活性 幾乎沒有影響,單獨(dú)加入10. 2%的H20后,N0的轉(zhuǎn)化率也能長時(shí)間保持在85%左右,即使在 同時(shí)存在1000X ΚΓ6左右的S02和3. 5%的H20兩種毒化組分的情況下其活性也能長期保 持在83 %左右。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1 :
[0017] 稱取一定質(zhì)量鐵、錳和金屬鈰、銅、釩、鉻的醋酸鹽或硝酸鹽與載體納米二氧化鈦 均勻混合于水溶液中,其中鐵、錳的總擔(dān)載量為14%,鐵、錳與變價(jià)金屬摩爾比例為1. 2。靜 置3h后放入烘箱中,在90?140°C的溫度下干燥,然后在空氣中850°C下煅燒,冷卻后研磨 過篩,取〇. 16mm?0. 355mm的部分作催化劑。
[0018] 其催化劑SCR活性測試的方法是:將催化劑放入固定床管式反應(yīng)器中,以電爐把 反應(yīng)器加熱到反應(yīng)需要的溫度。將模擬鍋爐煙氣和還原劑nh 3通入反應(yīng)器,其中模擬煙氣以 N2, 02, Ν0/Ν2 (以N2稀釋的N0)混合而成。檢測進(jìn)口和出口的N0的濃度值,計(jì)算N0的轉(zhuǎn)化 率。反應(yīng)器中,在低溫和催化劑的作用下發(fā)生SCR反應(yīng),N0被還原為氮?dú)?。其還原反應(yīng)如 下:
[0019] 4NO+4NH3+〇2 = 4N2+6H20 (1)
[0020] 6N02+8NH3 = 7N2+12H20 (2)
[0021] 其中反應(yīng)(1)是主要反應(yīng)。
[0022] 在考察S02和H20對催化劑活性的影響時(shí),模擬煙氣中加入S0 2或H20蒸氣或同時(shí) 加入S02和H20蒸氣,其他操作步驟同上述活性測試方法。
[0023] 從活性測試的結(jié)果可以得到,在CNQ = = 0. 4 *%、CQ2 = 2. 5*%、全間速度= ΘΟΟΟΙΓ1操作條件下,反應(yīng)溫度為130°C時(shí)SCR活性高達(dá)94%以上,150°C時(shí)的活性接近 100%,并且有很好的抗S02和H20中毒能力,150°C反應(yīng)溫度條件下,單獨(dú)加入S0 2對其活性 幾乎沒有影響,單獨(dú)加入10. 2%的H20后,N0的轉(zhuǎn)化率也能長時(shí)間保持在85%左右,即使在 同時(shí)存在1000X ΚΓ6左右的S02和3. 5%的H20兩種毒化組分的情況下其活性也能長期保 持在83 %左右。
[0024] 實(shí)施例2 :
[0025] 稱取一定質(zhì)量鐵、錳和金屬鈰、銅、釩、鉻的醋酸鹽或硝酸鹽與載體納米二氧化鈦 均勻混合于水溶液中,其中鐵、錳的總擔(dān)載量為8%,錳與變價(jià)金屬的摩爾比例為0.3。靜置 3h后放入烘箱中,在90?140°C的溫度下干燥,然后在空氣中750°C下煅燒,冷卻后研磨過
【權(quán)利要求】
1. 一種煙氣脫硝中的抗硫抗水低溫催化劑及其制備方法,其特征在于以鐵、錳的氧化 物為活性組分,納米二氧化鈦為載體,兩種或兩種以上變價(jià)金屬鈰、銅、釩、鉻的氧化物為催 化劑助劑,其中鐵占催化劑總重量擔(dān)載量為1%?10%,錳占催化劑總重量擔(dān)載量為1%? 15%,鐵、錳與變價(jià)金屬的摩爾比例為0. 1?1. 8。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗硫抗水低溫催化劑,其特征在于,其中鐵占催化劑總重量 擔(dān)載量為1 %?8 %,錳占催化劑總重量擔(dān)載量為1 %?10%,鐵、錳與變價(jià)金屬的摩爾比例 為 0· 1 ?1. 6。
3. -種煙氣脫硝中的抗硫抗水低溫催化劑及其制備方法,其特征在于, 1) 、取鐵、錳的硝酸鹽或醋酸鹽和納米二氧化鈦均勻混合于水溶液中,另外再加入兩種 或兩種以上一定質(zhì)量的變價(jià)金屬鈰、銅、釩、鉻的硝酸鹽或醋酸鹽作為催化劑助劑,鐵、錳與 變價(jià)金屬的摩爾比例為〇. 1?1. 8 ; 2) 、靜置2?3h后放入烘箱中,在90?140°C的溫度下干燥; 3) 、在空氣中煅燒,煅燒溫度為500?850°C ; 4) 、冷卻后研磨過篩,所得催化劑中,其中鐵占催化劑總重量擔(dān)載量為1%?10%,錳 占催化劑總重量擔(dān)載量為1 %?15%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煙氣脫硝中的抗硫抗水低溫催化劑及其制備方法,其 特征在于,其中鐵占催化劑總重量擔(dān)載量為1%?8%,錳占催化劑總重量擔(dān)載量為1%? 10%,鐵、錳與變價(jià)金屬的摩爾比例為0. 1?1. 6。
【文檔編號】B01D53/56GK104096569SQ201310111399
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】楊超, 伍斌, 唐佶可 申請人:四川清源環(huán)境工程有限公司