脱硝催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法技术

本发明专利技术公开了一种脱硝催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法，其中脱硝催化剂的有效组分由锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物组成，所述锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物的含量以金属元素计的摩尔比为Mn：Ti：Ce：Mo＝0.015～0.1：1：0.005～0.015：0.01～0.05。该脱硝催化剂催化活性高，低温活性温度范围宽，在80～250℃阶段能达到85％以上的脱硝率，且该催化剂用于低温烟气脱硝时，脱硝前无需加热，减少了能源消耗。

【技术实现步骤摘要】
脱硝催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法
本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种脱硝催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法。
技术介绍
选择性催化还原(SCR)技术是以NH3为还原剂，在脱硝催化剂的作用下，选择性的将NOx还原成N2和H2O的技术。脱硝效率能稳定达到90％以上，相比选择性非催化还原(SNCR)技术，其具有较低的氨逃逸率。目前应用最广泛的是钒钨钛系催化剂，由于该体系的催化剂需要维持较高的催化反应温度，一般为300～430℃左右，因此需要将SCR反应器布置于脱硫除尘装置前，但此时烟气环境恶劣，如烟气中含有较高浓度的粉尘和SO2，这些物质会造成催化剂的磨损、堵塞，严重者使得催化剂中毒失活，减少催化剂的使用寿命。因此，在除尘、脱硫后的低温烟气区SCR脱硝技术亟待发展。为了开发低温SCR技术，国内外的科研工作者进行了一系列研究。目前已开发了少量的低温SCR催化剂，主要采用共沉淀法、溶胶-凝胶法、浸渍法制备的MnOx/CeO2系列催化剂，并通过加入助催化剂，提高催化剂抗二氧化硫和水蒸汽的能力。尽管这些催化剂在低温区有较好的活性，但是由于这些催化剂的活性组分在载体上的分散性较差，导致活性温度窗口比较窄，且抗热稳定性差，难于工业化应用。
技术实现思路
本专利技术提出一种脱硝催化剂及其制备方法，使其能够提高催化活性，扩大低温活性温度范围，从而更加适于产业应用，本专利技术还提出了一种烟气脱硝方法，先对烟气除尘脱硫，再进行低温脱硝，脱硝前无需加热，减少了能源消耗且脱硝效率高。一方面，本专利技术提供了一种脱硝催化剂，其有效组分由锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物组成，所述锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物的含量以金属元素计的摩尔比为Mn：Ti：Ce：Mo＝0.015～0.1：1：0.005～0.015：0.01～0.05。作为优选，所述锰氧化物为MnO2、Mn3O4和Mn2O3中的至少一种，所述钛氧化物为TiO2，所述铈氧化物为CeO2和Ce2O3中的一种或两种，所述钼氧化物为MoO2和MoO3中的一种或两种。作为优选，所述钼氧化物掺杂到所述钛氧化物中形成载体以负载作为活性组分的锰氧化物和铈氧化物。作为优选，所述脱硝催化剂的比表面为33.403～69.673m2/g。作为优选，所述载体由以下步骤制得：将钼酸盐溶解于络合剂溶液中，得到第一溶液；将二氧化钛粉末加入到所述第一溶液中，并搅拌；对搅拌后的物料进行超声浸渍，然后烘干、研磨、煅烧，得到掺杂有钼氧化物的钛氧化物，即所述载体。作为优选，所述活性组分的原料为锰化合物和铈化合物，将锰化合物、铈化合物和络合剂制备得到第二溶液；将所述载体加入到所述第二溶液中，搅拌，然后超声浸渍、陈化，所述载体在所述第二溶液中充分分散；对陈化后的物料进行水热反应，然后离心、过滤、烘干，得到固体粉末，即为所述脱硝催化剂。另一方面，本专利技术提供了一种脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将钼酸盐溶解于络合剂溶液中，得到第一溶液；(2)将二氧化钛粉末加入到所述第一溶液中，并搅拌；(3)对步骤(2)中搅拌后的物料进行超声浸渍，然后烘干、研磨、煅烧，得到载体；(4)制备含有锰化合物、铈化合物和络合剂的第二溶液；(5)将所述载体加入到所述第二溶液中，搅拌，然后超声浸渍、陈化；(6)对步骤(5)中陈化后的物料进行水热反应，然后离心、过滤、烘干，得到固体粉末，即脱硝催化剂。作为优选，所述钼酸盐为Na2MoO4·2H2O、(NH4)2Mo4O13·2H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O中的至少一种。作为优选，所述络合剂为草酸、氨水或柠檬酸。作为优选，所述锰化合物为硝酸锰、醋酸锰、氯化锰和硫酸锰中的至少一种。作为优选，所述铈化合物为硝酸铈、醋酸铈、氯化铈和硫酸铈中的至少一种。作为优选，步骤(1)中所述络合剂溶液的浓度为0.005～0.025mol/L。作为优选，所述第一溶液中钼酸盐的浓度为0.005～0.025mol/L。作为优选，所述第二溶液中锰元素和铈元素的总浓度为0.02～0.12mol/L。作为优选，所述第二溶液中络合剂的浓度为0.02～0.12mol/L。作为优选，所述二氧化钛经过煅烧除杂，煅烧温度为200～450℃，煅烧时间为2～3h，二氧化钛的纯度为95.7％～98.9％，比表面为80.656～113.43m2/g。作为优选，步骤(2)中所述搅拌时间为2～4h。作为优选，步骤(3)中所述超声的频率为10～30KHz，所述超声浸渍的时间为20～150min。作为优选，步骤(3)中所述烘干温度为80～150℃，烘干时间为12～16h。作为优选，步骤(3)中物料经所述研磨为40～60目粉末状。作为优选，步骤(3)中所述煅烧温度为300～700℃，煅烧时间为1～6h。作为优选，所述载体的比表面为98.656～132.614m2/g。作为优选，步骤(5)中所述搅拌温度为30～80℃，搅拌时间为3～4h。作为优选，步骤(5)中所述超声的频率为10～30KHz，所述超声浸渍的时间为2～3h。作为优选，所述陈化的时间为12～36h。作为优选，所述水热反应的温度为150～180℃，所述水热反应的时间为12～16h。作为优选，所述钼酸盐、二氧化钛、锰化合物和铈化合物的用量以金属元素计的摩尔比为Mn：Ti：Ce：Mo＝0.015～0.1：1：0.005～0.015：0.01～0.05。本专利技术还提供了一种烟气脱硝方法，包括：对烟气进行除尘脱硫；对除尘脱硫后的烟气进行选择性催化还原反应，在该反应中使用的催化剂为上述的脱硝催化剂。作为优选，所述选择性催化还原反应的温度为80～250℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提出的脱硝催化剂使用钼氧化物掺杂的TiO2为载体，相比使用TiO2为载体时，比表面增加，有利于烟气与催化剂表面活性位的接触，提高脱硝的催化效率；2、采用水热反应将活性组分负载到钼氧化物掺杂的TiO2载体上，可以改善锰元素与铈元素的复合特性，增强活性组分在载体表面的分散度和结合强度，提高了催化剂的抗热性能；3、本专利技术制备的脱硝催化剂颗粒较细，活性成分均匀弥散在催化剂表面，具有较低的起活温度，较高的催化效率和较宽的低温活性温度范围，以及抗热稳定性强，在80～250℃阶段能达到85％以上的脱硝率；4、使用本专利技术制备的脱硝催化剂的烟气脱硝方法，脱硝前无需加热，减少了能源消耗。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。实施例1(1)载体预处理将钛白粉在200℃下煅烧2小时以除去杂质，处理完毕后置于干燥器中待用，除杂后的TiO2纯度为95.7％，比表面为80.656m2/g。(2)钼氧化物的掺杂将0.001molNa2MoO4·2H2O溶于200ml浓度为0.005mol/L的草酸溶液中，将0.1mol步骤(1)制备的TiO2加入上述钼盐溶液中，均匀搅拌2h，再将浆料在20KHz下超声浸渍50min，然后于105℃在烘箱中干燥12h；取出研磨成40-60目粉末状，在马弗炉中350℃煅烧3h，制得MoOX/TiO2载体，MoOX充分掺杂于TiO2中，该载体的比表面为98.656m2/g。(3)活性组分的负载活性组分的原料采用MnSO4·H2O和Ce(NO3)3本文档来自技高网...

【技术保护点】
脱硝催化剂，其特征在于，其有效组分由锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物组成，所述锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物的含量以金属元素计的摩尔比为Mn：Ti：Ce：Mo＝0.015～0.1：1：0.005～0.015：0.01～0.05。

【技术特征摘要】
1.脱硝催化剂，其特征在于，其有效组分由锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物组成，所述锰氧化物、钛氧化物、铈氧化物和钼氧化物的含量以金属元素计的摩尔比为Mn：Ti：Ce：Mo＝0.015～0.1：1：0.005～0.015：0.01～0.05；所述脱硝催化剂的比表面为33.403～69.673m2/g；所述钼氧化物掺杂到所述钛氧化物中形成载体以负载作为活性组分的锰氧化物和铈氧化物；所述作为活性组分的锰氧化物和铈氧化物通过水热反应负载在钼氧化物掺杂的钛氧化物载体上。2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其特征在于，所述锰氧化物为MnO2、Mn3O4和Mn2O3中的至少一种，所述钛氧化物为TiO2，所述铈氧化物为CeO2和Ce2O3中的一种或两种，所述钼氧化物为MoO2和MoO3中的一种或两种。3.脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钼酸盐溶解于络合剂溶液中，得到第一溶液；(2)将二氧化钛粉末加入到所述第一溶液中，并搅拌；(3)对步骤(2)中搅拌后的物料进行超声浸渍，然后烘干、研磨、煅烧，得到载体；(4)制备含有锰化合物、铈化合物和络合剂的第二溶液；所述络合剂为草酸、氨水或柠檬酸；(5)将所述载体加入到所述第二溶液中，搅拌，然后超声浸渍、陈化；(6)对步骤(5)中陈化后的物料进行水热反应，所述水热反应的温度为150～180℃，所述水热反应的时间为12～16h；然后离心、过滤、烘干，得到固体粉末，即脱硝催化剂。4.根据权利要求3所述的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述钼酸盐为Na2MoO4·2H2O、(NH4)2Mo4O13·2H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O中的至少一种；所述锰化合物为硝酸锰、醋...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴彦霞，梁海龙，唐婕，霍艳丽，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11