一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及脱硝催化剂技术领域，尤其是涉及一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法，包括以下步骤：将TiO

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术涉及脱硝催化剂
，尤其是涉及一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物(NOX)是造成大气污染的主要物质之一，能够引起酸雨、光化学烟雾、温室效应以及臭氧层的破坏，危害人们的健康，国家对NOx的排放标准也日趋严格，选择性催化还原(SCR)技术能够将烟气中的氮氧化物(NOX)还原成无害的N2和H2O，被广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉的脱硝工程中。脱硝催化剂是SCR脱硝技术的核心部分，工业脱硝催化剂以钒钛系为主，按结构分为蜂窝式、平板式和波纹板式三种，常规工业脱硝催化剂的活性温度区间为320～420℃，当烟气温度高于450℃时，脱硝催化剂易烧结失活，不能发挥良好的脱硝效果。因此，需要进一步开发适用于高温烟气环境的脱硝催化剂。CN201210279289.6公开了一种适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，在钒钨钛系脱硝催化剂的制备过程中加入接枝共聚的变性淀粉，配合扩孔剂和胶黏剂等，使脱硝催化剂在400～430℃的烟气温度下具有较好的NOX去除率和抗烧结性能。然而，该脱硝催化剂在430℃下的脱硝效率最高仅为75.8％。CN201410765626.1公开了一种应用于高温烟气条件下的脱硝催化剂及其制备方法，制备的脱硝催化剂中包含Fe2O3，以及TiO2/SiO2、TiO2/Al2O3等复合载体，适用于燃烧褐煤或高温、高硫烟气条件下的燃煤电厂。然而，该催化剂的脱硝温度窗口较窄，且抗SO2性能和水热稳定性能并不明确。综上，采用现有技术制备的应用于高温烟气条件下的脱硝催化剂仍然存在脱硝活性温度窗口窄、脱硝效率低、水热稳定性差、抗SO2性能及抗碱性金属中毒性能差等缺点。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，采用该方法制备的蜂窝式脱硝催化剂具有脱硝效率高、脱硝活性温度窗口宽、水热稳定性强的优点，同时还具有优良的抗SO2性能和抗碱性金属中毒性能；本专利技术第二目的在于提供一种由该方法制备的蜂窝式脱硝催化剂。本专利技术提供的一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将TiO2浸渍在钒复合钨和/或钼的水溶液中，经烘干、煅烧制得粉末A；S2.将硅溶胶、电解质和去离子水混合，加入浓硫酸、铝盐、铁盐和铜盐搅拌，再加入模板剂进行晶化，过滤，将滤渣烘干、焙烧后，获得骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛；S3.将步骤S1得到的粉末A和步骤S2得到的ZSM-5分子筛混合后，加入成型助剂、玻璃纤维、去离子水混炼均匀，形成膏料，将膏料挤出、烘干、煅烧，获得蜂窝式脱硝催化剂。优选地，所述蜂窝式脱硝催化剂中V2O5的质量百分数为0.5～3％、WO3和/或MoO3的质量百分数为1～10％、Fe2O3质量百分数为1～5％、CuO的质量百分数为1～5％。优选地，所述蜂窝式脱硝催化剂中，WO3和MoO3同时存在时，WO3和MoO3的质量比为任意比。采用本专利技术制备方法制备的蜂窝式脱硝催化剂具有脱硝效率高、脱硝活性温度窗口宽、水热稳定性强的优点，同时还具有优良的抗SO2性能和抗碱性金属中毒性能。优选地，步骤S2中，电解质为NaCl或KCl；模板剂为TPABr或TPAOH；铝盐为硫酸铝；铁盐为硝酸铁；铜盐为硝酸铜。优选地，步骤S2中，硅溶胶、电解质、去离子水、浓硫酸、铁盐和模板剂的质量比为100：(1～25)：(100～300)：(0.5～3)：(1～30)：(1～26)，获得的ZSM-5分子筛的硅铝比为25～180。优选地，步骤S2中，晶化温度为150～200℃，晶化时间为36～72h；烘干温度为110～130℃，烘干时间为12～16h；焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为2～5h。本专利技术采用水热合成法制备ZSM-5分子筛，使部分Fe、Cu元素进入分子筛的骨架里面，避免Fe、Cu元素被SO2硫化而失活，提高分子筛的抗SO2性能，此外，通过在分子筛中引入Fe、Cu元素形成Si-O-Fe/Cu结构，改变分子筛的键能和晶体结构，能够增加分子筛整体的稳定性，从而增加分子筛的热稳定性和水热稳定性。优选地，步骤S1中，TiO2的质量与钒复合钨和/或钼的水溶液的体积比为1:2～1:5；TiO2为锐钛矿型TiO2，钒复合钨和/或钼的水溶液为偏钒酸铵复合偏钨酸铵的水溶液、偏钒酸铵复合七钼酸铵的水溶液、偏钒酸铵复合偏钨酸铵和七钼酸铵的水溶液中的一种。优选地，步骤S1中，烘干温度为110～130℃，烘干时间为12～16h；煅烧温度为400～550℃，煅烧时间为1～3h。本专利技术以锐钛矿型TiO2为载体，V2O5为主要活性组分，WO3和/或MoO3为助剂，得到的钒钛基催化剂具有优异的中低温脱硝活性。优选地，步骤S3中，成型助剂为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或田菁粉；粉末A与ZSM-5分子筛的质量比为8:2～5:5；成型助剂的添加量为粉末A和ZSM-5分子筛总质量的1～5％；玻璃纤维的添加量为粉末A和ZSM-5分子筛总质量的1～5％；去离子水的添加量为粉末A和ZSM-5分子筛总质量的20～40％。本专利技术通过添加成型助剂增加蜂窝式脱硝催化剂的比表面积、孔隙率，比孔体积以及合理的孔径分布，使催化剂具有较高的催化活性，提高催化剂的脱硝效率；通过添加玻璃纤维来增强脱硝催化剂的强度，并通过烘干、煅烧处理使脱硝催化剂定型。优选地，步骤S3中，烘干温度为110～130℃，烘干时间为12～16h；煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为1～6h。本专利技术制备的钒钛催化剂(粉末A)具有优异的中低温脱硝活性，制备的骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛具有优异的高温脱硝活性，本专利技术需分别制备钒钛基催化剂和骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛，然后再将两者混合、成型制备蜂窝式脱硝催化剂，若采用一步法将所有原料共混后再进行烘干、煅烧处理，并不能得到本专利技术所述的蜂窝式脱硝催化剂。本专利技术还提供一种采用上述制备方法制备的适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂。本专利技术有益效果：(1)本专利技术分别制备钒钛基催化剂和骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛，制备的钒钛基催化剂具有优异的中低温脱硝活性，制备的骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛具有优异的高温脱硝活性，将两者混合、成型制备蜂窝式脱硝催化剂，所述蜂窝式脱硝催化剂能够充分发挥钒钛基催化剂的中低温脱硝活性和分子筛的高温脱硝活性，具有脱硝效率高、脱硝活性温度窗口宽、水热稳定性强的优点，同时还具有优良的抗SO2性能和抗碱性金属中毒性能。(2)本专利技术采用水热合成法制备骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛，使部分Fe、Cu元素进入分子筛的骨架里面，避免Fe、Cu元素被SO2硫化而失活，且Fe、Cu元素的引入使分子筛的结构由Si-O-Al变为Si-O-Fe/Cu，通过改变键能和晶体结构来增加分子筛整体的稳定性，从而增加分子筛的热稳定性和水热稳定性。(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.将TiO

【技术特征摘要】
1.一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将TiO2浸渍在钒复合钨和/或钼的水溶液中，经烘干、煅烧制得粉末A；
S2.将硅溶胶、电解质和去离子水混合，加入浓硫酸、铝盐、铁盐和铜盐搅拌，再加入模板剂进行晶化，过滤，将滤渣烘干、焙烧后，获得骨架含Fe、Cu的ZSM-5分子筛；
S3.将步骤S1得到的粉末A和步骤S2得到的ZSM-5分子筛混合后，加入成型助剂、玻璃纤维、去离子水混炼均匀，形成膏料，将膏料挤出、烘干、煅烧，获得蜂窝式脱硝催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述蜂窝式脱硝催化剂中V2O5的质量百分数为0.5～3％、WO3和/或MoO3的质量百分数为1～10％、Fe2O3质量百分数为1～5％、CuO的质量百分数为1～5％。


3.根据权利要求1所述的一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，电解质为NaCl或KCl；模板剂为TPABr或TPAOH；铝盐为硫酸铝；铁盐为硝酸铁；铜盐为硝酸铜。


4.根据权利要求3所述的一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，硅溶胶、电解质、去离子水、浓硫酸、铁盐和模板剂的质量比为100：(1～25)：(100～300)：(0.5～3)：(1～30)：(1～26)，获得的ZSM-5分子筛的硅铝比为25～180。


5.根据权利要求1所述的一种适用于高温烟气的蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，晶化温度为150～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄力，王虎，王力腾，纵宇浩，常峥峰，刘洋，高义博，李金珂，姚晔，
申请(专利权)人：大唐环境产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11