一种低温SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温SCR催化剂及其制备方法。该催化剂包括载体以及负载在载体上的活性组分，载体为二氧化钛和二氧化硅的复合物，活性组分包括氧化锰和经预硫化处理的三氧化二铈。通过在二氧化钛中加入二氧化硅使得载体的比表面积达到160‑170m

【技术实现步骤摘要】
一种低温SCR催化剂及其制备方法
本专利技术属于脱硝
，具体涉及一种低温SCR催化剂及其制备方法。
技术介绍
经过多年的研究，壳牌公司(Shell)于20世纪90年代开发出了低温DeNOx系统(SDS)，它包括一种专有的V/Ti颗粒状催化剂和一个低压降的侧流反应器(LFR)。典型的商业应用级SDS，操作温度在120℃～350℃；空速在2500～40000/h；可以在很小的氨逃逸率下达到高于95％的NOx转化率。奥地利Ceram低温脱硝技术采用的也是V-Ti体系，其中V含量在0到3％之间，催化剂的活性温度在150～550℃之间。从1990开始Ceram从事的低温脱硝项目包括垃圾发电、乙烯裂解炉、硝酸厂、天然气燃汽轮机等。温度最低的是1995年的Wuppertal项目，催化剂的反应温度是150℃。国内目前从事低温SCR脱硝技术推广的环保公司有多家，主要包括方信立华、合肥晨晰、上海瀚昱、华元科技、中能国信等。目前国内低温脱硝市场尚未全面启动，工业上主要应用于玻璃、化工、焦化、垃圾焚烧等领域，应用工程数目不多。但从国内脱硝市场的需求来说，开发一款中低温SCR脱硝催化剂特別迫切需要。因为随着新的环保政策对氮氧化物的排放要求更加严格，低温SCR技术在工业锅炉、玻璃陶瓷炉窑、水泥炉窑、钢铁冶金烧结炉、垃圾焚烧炉、炼焦和石化系统的裂解设备等行业会有大量的需求。根据调研，目前已商业化的国外或国内催化剂大多应用于垃圾发电、乙烯裂解炉、硝酸厂、天然气燃汽轮机、己内酰胺厂等领域，这些SCR催化剂或反应温度接近200℃，可耐受少量硫；或反应温度较低(＜170℃)，基本不耐硫且脱硝活性较低，如地方环保标准较高还需与其他脱硝技术联合使用。鉴于上述国情，开发―款反应温度更低、能耐水和二氧化硫且能保持较高的脱硝活性、适用于对众多工况条件下的烟气脱硝的SCR催化剂刻不容缓。授权公告号为CN104785246B的中国专利技术专利公开了一种基于偏钛酸原料的锰铈负载型低温SCR催化剂制备方法，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，其中载体为二氧化钛，活性组分为Mn、Ce复合氧化物：其组成可表示为：Mn-Ce-M-Ox/TiO2，其中，M代表Fe、Co、Cu、Cr、Zr、Al中的至少一种，各元素的摩尔比为Ti：Mn：Ce：M＝1：(0.005-1)：(0.005-1)：(0.005-1)：(0-1)；其制备方法包括：(1)将工业级偏钛酸用去离子水冲洗后溶于水制成白色浆液；(2)向白色浆液中先加入双氧水，其中，双氧水与偏钛酸的摩尔比为(8～11):1；再加入氨水调节pH值至8～10，持续搅拌后得到黄色溶液；(3)按各元素摩尔比Ti：Mn：Ce：M＝1：(0.005-～1)：(0.005～1)：(0～1)的量，向步骤(2)所得黄色溶液中加入可溶性的Mn盐、Ce盐、含M的可溶性盐；(4)搅拌结束后过滤，去掉不溶性杂质，静置4～8小时形成多孔溶胶；(5)将步骤(4)所得多孔溶胶于60-150℃下烘干5-12小时，然后于300-600℃煅烧1-6h，获得Mn-Ce-M/TiO2催化剂。上述低温SCR催化剂虽然使用了对二氧化硫具有较好抗性的二氧化钛作为载体，但二氧化钛的本身的比表面积仅为90-100m2/g、孔容仅约为0.2cm3/g，仅以二氧化钛作为载体仍旧存在载体难以负载足够活性成分的问题。
技术实现思路
本申请的专利技术目的是提供一种具有更多催化活性中心、脱硝效率更高的低温SCR催化剂。一种低温SCR催化剂，包括载体以及负载在载体上的活性组分，所述的载体为二氧化钛和二氧化硅的复合物，所述的活性组分包括氧化锰和经预硫化处理的三氧化二铈。预硫化处理是指将三氧化二铈中的氧原子部分或全部地替换为硫原子，因此只要能实现该目的预硫化处理手段都适用于本申请。对三氧化二铈进行预硫化的方法可以是：称取200g六水硝酸铈放入瓷坩埚中，放入马弗炉在500℃空气气氛下热分解4h得到前躯物Ce2O3；Ce2O3物料再放入反应器，将含有400ppmSO2、2％O2为原料气用200mL/min的流速、在300℃下通入反应器中，反应3-5h后得到硫酸化Ce2O3；冷却后从反应器卸出，用研钵磨细至200目备用。二氧化钛本身即具有优良的抗硫性，本申请通过在二氧化钛中进一步加入二氧化硅来改变载体的比表面积和孔容，本申请的载体的比表面积可达到160-170m2/g、孔容可达到0.4cm3/g，比表面积和孔容增大后载体能够负载更多的活性组分，具有更多的催化活性中心，从而能够有效提高低温SCR催化剂的催化活性。而且，二氧化硅的加入还能够增强本申请低温SCR催化剂的抗水性，并改善本申请低温SCR催化剂的低温活性，使本申请的低温SCR催化剂在低温(100-120℃)条件下对含有15％水蒸气的烟气仍旧具有良好的脱硝效率。并且，二氧化钛本身即具有优良的抗硫性，使得本申请的催化剂在低温(100-120℃)条件下对含有50mg/m3二氧化硫的烟气仍旧具有良好的脱硝效率。本申请的低温SCR催化剂在100-110℃下的脱硝率仍在97％以上，在烟气中水蒸气含量大于15％的工况条件下，反应温度为120℃时脱硝率仍在90％以上，在烟气中含有50mg/m3二氧化硫的工况条件下，反应温度为120℃时脱硝率仍高达90％；从而使得本申请的低温SCR催化剂可适用于众多工况条件下的烟气脱硝。而经预硫化处理的三氧化二铈能够增强本申请低温SCR催化剂的氧循环能力，提高本申请低温SCR催化剂的氧保有能力，从而提高催化剂的脱硝效率。以质量百分比计，在上述的低温SCR催化剂中，所述的载体的含量为45-80％，载体中二氧化钛和二氧化硅的重量比为(1.5-6):1。以质量百分比计，在上述的低温SCR催化剂中，所述的载体的含量为45-55％，载体中二氧化钛和二氧化硅的重量比为(2.8-3):1。以质量百分比计，在上述的低温SCR催化剂中，所述的氧化锰的含量为20-50％，所述的经预硫化处理的三氧化二铈的含量为3-10％。在上述的低温SCR催化剂，所述的活性组分还包括三氧化二铁，以质量百分比计，所述的三氧化二铁的含量为0-30％。三氧化二铁也能够改善本申请低温SCR催化剂的低温活性，与二氧化硅共同使用具有倍增效果。以质量百分比计，在上述的低温SCR催化剂中，所述的氧化锰的含量为25-30％，所述的三氧化二铁的含量为0-20％，所述的经预硫化处理的三氧化二铈的含量为4-6％。上述的低温SCR催化剂还包括负载在载体上的催化助剂，所述的催化助剂包括五氧化二铌和五氧化二锑中的至少一种。其中，添加铌之后，金属价态变高、L酸量和总酸量明显提高，它对含12％的H2O、1000ppm的SO2的烟气仍旧具有很好的脱硝效果；并且Nb2O5在空气中稳定，不溶于水，没有活性组份流失现象；五氧化二铌还能够进一步增强催化剂的低温活性。添加锑则能促进催化剂对NO的吸附，有利于SCR反应；而且还会导致硫酸盐与催化剂之间的作用变弱，使其在SCR反应条件中更易分解，提高了催化剂的抗硫性；另外，烟气中含有的SO2在脱CO的强氧气气氛环境下易被氧化为SO3，从而会与烟气中的水等反应生成易使催化剂中毒的硫化物；而Sb2O5可抑制SO2向SO3转化，对催化剂抗硫有利；有助于进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温SCR催化剂，包括载体以及负载在载体上的活性组分，其特征在于，所述的载体为二氧化钛和二氧化硅的复合物，所述的活性组分包括氧化锰和经预硫化处理的三氧化二铈。

【技术特征摘要】
1.一种低温SCR催化剂，包括载体以及负载在载体上的活性组分，其特征在于，所述的载体为二氧化钛和二氧化硅的复合物，所述的活性组分包括氧化锰和经预硫化处理的三氧化二铈。2.如权利要求1所述的低温SCR催化剂，其特征在于，以质量百分比计，催化剂中所述的载体的含量为45-80％，载体中二氧化钛和二氧化硅的重量比为(1.5-6):1。3.如权利要求2所述的低温SCR催化剂，其特征在于，以质量百分比计，催化剂中所述的载体的含量为45-55％，载体中二氧化钛和二氧化硅的重量比为(2.8-3):1。4.如权利要求1所述的低温SCR催化剂，其特征在于，以质量百分比计，催化剂中所述的氧化锰的含量为15-35％，所述的经预硫化处理的三氧化二铈的含量为3-20％。5.如权利要求1或4所述的低温SCR催化剂，其特征在于，所述的活性组分还包括三氧化二铁；以质量百分比计，催化剂中所述的三氧化二铁的含量为0-30％。6.如权利要求5所述的低温SCR催化剂，其特征在于，以质量百分比计，催化剂中所述的氧化锰的含量为25-30％，所述的三氧化二铁的含量为0-20％，所述的经预...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈炳龙，沈雁军，沈雁鳴，沈雁来，
申请(专利权)人：沈炳龙，
类型：发明
国别省市：浙江,33