一种低温抗水SCR脱硝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抗水SCR脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂以二氧化钛为载体，锰氧化物为活性成分，添加钬氧化物、铈氧化物以及过渡金属氧化物为助催化剂；所述过渡金属氧化物为铁氧化物、钴氧化物、铜氧化物和钒氧化物中的一种或多种，所述钛、锰、钬、铈、过渡金属的摩尔比为1∶(0.01～0.25)∶(0.001～0.01)∶(0.001～0.02)∶(0.01～0.03)。本发明专利技术公开了一种低温抗水SCR脱硝催化剂的制备方法。本发明专利技术添加多种稀土元素及过渡金属元素的氧化物，且合理设定催化剂中活性组分锰、各助剂组分的质量比，并采用超声加强的辅助手段，制备得到的低温抗水SCR脱硝催化剂，具有低起活温度，高催化活性、较宽反应温度窗口的特点，同时具有较强的抗水性能，应用更加广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种低温抗水SCR脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂领域，具体为一种低温抗水SCR脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，现有燃煤电站大部分已安装相应脱硝设施，烟气达到排放标准，非电行业则成为氮氧化物治理的重要领域。NH3-SCR技术是目前应用最广泛的、技术最成熟的烟气脱硝技术之一，催化剂为该技术的核心。目前商用催化剂多为V2O5-WO3/TiO2催化剂，其工作温度一般在300～400℃范围内。然而此类烟气的烟温一般在120℃～180℃，现有催化剂无法直接应用，提高催化剂的低温催化活性具有极大的现实意义。锰基催化剂是目前研究较多、效果较好的一种低温脱硝催化剂。然而，锰基催化剂的耐硫耐水性差这一缺陷，导致其始终无法真正应用在脱硝治理领域。目前大部分锅炉均配有脱硫设施，出口烟气的含硫量一般在35mg/Nm3以下，对催化剂影响较小。此时，由于烟温较低，烟气中水对催化剂性能的影响更为显著，提高催化剂的抗水性、催化活性迫在眉睫。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种具有低起活温度，高催化活性、较宽反应温度窗口的低温抗水SCR脱硝催化剂，本专利技术的另一目的是提供一种制备方法简便、易于操作的低温抗水SCR脱硝催化剂的制备方法。技术方案：本专利技术所述的一种低温抗水SCR脱硝催化剂，以二氧化钛为载体，锰氧化物为活性成分，添加钬氧化物、铈氧化物以及过渡金属氧化物为助催化剂；所述过渡金属氧化物为铁氧化物、钴氧化物、铜氧化物和钒氧化物中的一种或多种，所述钛、锰、钬、铈、过渡金属的摩尔比为1∶(0.01～0.25)∶(0.001～0.01)∶(0.001～0.02)∶(0.01～0.03)。其中，过渡金属为铁、钴、铜和钒的一种或几种。优选地，钛、锰、钬、铈、过渡金属的摩尔比为1∶(0.05～0.15)∶(0.002～0.008)∶(0.002～0.015)∶(0.005～0.02)。上述低温抗水SCR脱硝催化剂的制备方法，包含以下步骤：(1)按化学计量比称取二氧化钛、锰氧化物的前驱物、钬氧化物的前驱物、铈氧化物的前驱物、过渡金属氧化物的前驱物；(2)将称好的前驱物都加入到去离子水中，在20～30℃下搅拌20～30min，转速为40～120r/min，再超声混合，超声频率为20～60kHz，获得活性组分混合液；(3)在二氧化钛中加入去离子水并持续搅拌，经过1～3h的混合后，获得质地均匀的二氧化钛泥团；(4)将活性组分混合液缓慢倒入二氧化钛泥团中，在40～120r/min的速率下搅拌3～5h，先后加入玻璃纤维、木棉、羧甲基纤维素、甘油，继续搅拌0.5～2h后，静置12～24h，控制去离子水、玻璃纤维、木棉、羧甲基纤维素、甘油的质量比为(230～310)∶(50～150)∶(2～8)∶(1～3)∶(4～16)；(5)将步骤(4)所得泥料挤出，得到催化剂蜂窝体；(6)烘干成型坯体，在马弗炉中以5～15℃/d的升温速率，从20～25℃逐渐升温至100～110℃，并保持1～2天；(7)对烘干的成型坯体进行焙烧，先以0.2～0.5℃/min的速率升温至120～180℃并维持2～5h，以0.5～1℃/min的速率升温至200～400℃并维持2～4h，再以1～2℃/min的速率升温至400～600℃并维持4～6h，冷却后即获得低温抗水SCR脱硝催化剂。其中，步骤(1)中，锰氧化物的前驱物为硝酸锰、醋酸锰、一氧化锰或二氧化锰，钬氧化物的前驱物为醋酸钬、硝酸钬或氧化钬，铈氧化物的前驱物为硝酸铈或氧化铈。制备原理：基于锰系SCR催化剂优良的低温活性，通过组配多种稀土元素及过渡金属元素，改善其低温氧化还原性及表面酸性的关键理化性能。其中，增强的NH3吸附能力可有效削弱H2O分子在催化剂表面的吸附，同时更多的活性位及中间物种NH2-的产生，极大的促进了催化剂低温催化活性。有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：1、添加多种稀土元素及过渡金属元素的氧化物，且合理设定催化剂中活性组分锰、各助剂组分的质量比，并采用超声加强的辅助手段，制备得到的低温抗水SCR脱硝催化剂，具有低起活温度，高催化活性、较宽反应温度窗口的特点，同时具有较强的抗水性能，应用更加广泛；2、该低温抗水SCR脱硝催化剂的起活温度T90最低可至150℃，能够在160～300℃条件下保持80％以上的脱硝效率，在较高浓度水(14vol.％)存在条件下，180℃时，仍可保持80％以上的脱硝效率；3、本专利技术的制备方法简便，易于操作。附图说明图1是本专利技术脱硝催化剂的脱硝性能曲线；图2是本专利技术脱硝催化剂的抗水性能曲线；图3是本专利技术实施例6的脱硝催化剂的原位红外测试图；图4是本专利技术实施例7的脱硝催化剂的原位红外测试图。具体实施方式以下实施例中所使用的原料，均可从市场上购买得到。实施例1一种低温抗水SCR脱硝催化剂的制备方法，包含以下步骤：(1)按化学计量比称取4.5kg二氧化钛、0.147kg硝酸锰、0.011kg醋酸钬、0.016kg硝酸铈、0.216kg硝酸铁；(2)将称好的硝酸锰、醋酸钬、硝酸铈、硝酸铁都加入到200mL去离子水中，在20℃下搅拌20min，转速为40r/min，再超声混合，超声频率为20kHz，获得活性组分混合液；(3)在二氧化钛中加入1800mL去离子水并持续搅拌，经过1h的混合后，获得质地均匀的二氧化钛泥团；(4)将活性组分混合液缓慢倒入二氧化钛泥团中，在40r/min的速率下搅拌3h，先后加入玻璃纤维、木棉、羧甲基纤维素、甘油，继续搅拌0.5h后，静置12h，控制总的去离子水、玻璃纤维、木棉、羧甲基纤维素、甘油的质量比为230∶50∶2∶1∶4；(5)将步骤(4)所得泥料挤出，得到催化剂蜂窝体；(6)烘干成型坯体，在马弗炉中以5℃/d的升温速率，从20℃逐渐升温至100℃，并保持1天；(7)对烘干的成型坯体进行焙烧，先以0.2℃/min的速率升温至120℃并维持2～5h，以0.5℃/min的速率升温至200℃并维持2h，再以1℃/min的速率升温至400℃并维持4h，自然冷却至室温，即获得低温抗水SCR脱硝催化剂。实施例2一种低温抗水SCR脱硝催化剂的制备方法，包含以下步骤：(1)按化学计量比称取4.5kg二氧化钛、5.02kg醋酸锰、0.267kg硝酸钬、0.110kg氧化铈、0.419kg硝酸钴；(2)将称好的醋酸锰、硝酸钬、氧化铈、硝酸钴加入到600mL去离子水中，在30℃下搅拌30min，转速为120r/min，再超声混合，超声频率为60kHz，获得活性组分混合液；(3)在二氧化钛中加入1200mL去离子水并持续搅拌，经过3h的混合后，获得质地均匀的二氧化钛泥团；(4)将活性组分混合液缓慢倒入二氧化钛泥团本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温抗水SCR脱硝催化剂，其特征在于：以二氧化钛为载体，锰氧化物为活性成分，添加钬氧化物、铈氧化物以及过渡金属氧化物为助催化剂；所述过渡金属氧化物为铁氧化物、钴氧化物、铜氧化物和钒氧化物中的一种或多种，所述钛、锰、钬、铈、过渡金属的摩尔比为1∶(0.01～0.25)∶(0.001～0.01)∶(0.001～0.02)∶(0.01～0.03)。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温抗水SCR脱硝催化剂，其特征在于：以二氧化钛为载体，锰氧化物为活性成分，添加钬氧化物、铈氧化物以及过渡金属氧化物为助催化剂；所述过渡金属氧化物为铁氧化物、钴氧化物、铜氧化物和钒氧化物中的一种或多种，所述钛、锰、钬、铈、过渡金属的摩尔比为1∶(0.01～0.25)∶(0.001～0.01)∶(0.001～0.02)∶(0.01～0.03)。


2.根据权利要求1所述的一种低温抗水SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述过渡金属为铁、钴、铜和钒的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的一种低温抗水SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述钛、锰、钬、铈、过渡金属的摩尔比为1∶(0.05～0.15)∶(0.002～0.008)∶(0.002～0.015)∶(0.005～0.02)。


4.根据权利要求1所述的一种低温抗水SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)按化学计量比称取二氧化钛、锰氧化物的前驱物、钬氧化物的前驱物、铈氧化物的前驱物、过渡金属氧化物的前驱物；
(2)将称好的前驱物都加入到去离子水中，在20～30℃下搅拌20～30min，再超声混合，获得活性组分混合液；
(3)在二氧化钛中加入去离子水并持续搅拌，经过1～3h的混合后，获得质地均匀的二氧化钛泥团；
(4)将活性组分混合液缓慢倒入二氧化钛泥团中，在40～120r/r/min的速率下搅拌3～5h，先后加入玻璃纤维、木棉、羧甲基纤维素、甘油，继续搅拌0.5～2h后，静置12～24h；
(5)将步骤(4)所得泥料挤出，得到催化剂蜂窝体；
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【专利技术属性】
技术研发人员：张亚平，吴鹏，沈凯，肖睿，李国波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32