一种抗砷中毒脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及选择性催化还原催化剂技术领域，尤其是涉及一种抗砷中毒脱硝催化剂及其制备方法，包括载体和活性成分，以质量分数计，所述活性成分包括如下成分：V2O5为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种抗砷中毒脱硝催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及选择性催化还原催化剂
，尤其是涉及一种抗砷中毒脱硝催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国主要以煤炭作为主要能源结构，每年向大气环境中排放大量的氮氧化物，而燃煤电厂普遍采用选择性催化还原(SCR)技术来控制烟气中氮氧化物的排放。
[0003]选择性催化还原(SCR)是一种经济、高效的控制烟气中氮氧化物(NOx)减排的技术，已在我国燃煤电厂普及应用。SCR技术中，钒钛基脱硝催化剂具有优异的脱硝活性，是产业化程度最高的催化剂，按结构一般可分为蜂窝式、平板式和波纹板式三种。通常催化剂的设计寿命一般为24000h，在实际运行过程中，催化剂的活性会随运行时间的增长而逐步降低。
[0004]造成催化剂活性衰减的原因多样，包括飞灰的堵塞和冲刷，飞灰中有毒物质的毒化作用等。其中，砷中毒是引起催化剂失活的重要因素，主要是由燃煤中的有机砷、砷硫铁矿或硫化砷等经燃烧转化成为气态As2O3引起的，当其沉积在脱硝催化剂表面后，既会覆盖催化剂的活性中心，又会降低催化剂的还原性能及表面酸性，从而导致催化剂的活性显著失活。
[0005]然而，我国煤种砷含量变化比较大，且砷含量高的煤分布范围也较广，至今还没有完全脱除烟气中砷的方法，即脱硝催化剂中的砷中毒难以从源头避免。因此，开发一种抗砷中毒的脱硝催化剂及其制备方法，以提升SCR系统的工业运行稳定性，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种抗砷中毒脱硝催化剂的制备方法，该制备方法简单便捷，易于操作；
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种抗砷中毒脱硝催化剂，该催化剂具有优异的抗砷中毒特性。
[0008]本专利技术提供的一种抗砷中毒脱硝催化剂，包括载体和活性成分，以质量分数计，所述活性成分包括如下成分：V2O5为0.5
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3％，WO3或MoO3为1
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8％，NiO、CoO或MnO2为0.5
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3％；
[0009]优选地，所述载体包括Si改性γ
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Al2O3和锐钛矿型TiO2。
[0010]本专利技术的抗砷中毒脱硝催化剂克服了因As2O3沉积在脱硝催化剂表面后造成覆盖催化剂的活性中心及降低催化剂的还原性能和表面酸性等问题，解决了催化剂因砷中毒导致的显著失活。研究表明，在250
‑
500℃区间中，本专利技术的抗砷中毒脱硝催化剂的脱硝效率为70.8
‑
99.2％；当负载0.3％质量分数的As2O3后，在250
‑
500℃区间中，抗砷中毒脱硝催化剂的脱硝效率为60.1
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90.7％；相比与现有技术中的脱硝催化剂其脱硝效率下降幅度得到明显改善。
[0011]作为本技术方案优选地，以质量分数计，SiO2的含量为3
‑
6％，Al2O3的含量为2
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5％；
[0012]优选地，所述抗砷中毒脱硝催化剂的磨损率为0.05
‑
0.08％，轴向抗压强度为3.42
‑
3.63MPa，径向抗压强度为1.13
‑
1.57MPa。
[0013]催化剂中的Al2O3来源于γ
‑
Al2O3、高岭土、凹凸棒土等粘结剂。
[0014]本专利技术还公开了上述抗砷中毒脱硝催化剂的制备方法，也理应属于本专利技术的保护范围。
[0015]具体包括以下步骤：
[0016]首先，采用分步浸渍法制备过渡金属
‑
Si/γ
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Al2O3，然后，将过渡金属
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Si/γ
‑
Al2O3与钒钛基催化剂膏料混捏，得到抗砷中毒脱硝催化剂；
[0017]其中，所述过渡金属为镍、钴或锰。
[0018]本专利技术采用分步浸渍法，制备过渡金属
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Si/γ
‑
Al2O3，使硅及镍、钴或锰活性组分负载在γ
‑
Al2O3载体表面，并渗透至载体内部的细孔中，其中，Si的掺杂改善了γ
‑
Al2O3的孔道结构，而过渡金属的引入增强了γ
‑
Al2O3对As2O3的吸附性能，进而在一定程度上减少了As2O3在催化剂上的沉积；进而采用钒钛基催化剂膏料与过渡金属
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Si/γ
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Al2O3混捏的方法，制备抗砷中毒脱硝催化剂，其中，过渡金属
‑
Si/γ
‑
Al2O3不仅具备吸附As2O3的功能，而且能够提供部分脱硝活性位，进而提高催化剂的脱硝活性，此外，其还具备粘结剂的功能，可有效增强催化剂的机械性能。研究表明，本专利技术制备方法制备得到的脱硝催化剂具有优异的抗砷中毒特性，当催化剂表面负载0.3％质量分数的As2O3后，在250
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500℃区间中，其脱硝效率仅下降8.5
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10.7％。
[0019]作为本技术方案优选地，具体包括以下步骤：
[0020]S1、将γ
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Al2O3置于含有硅源的溶液中，并依次进行搅拌、干燥和煅烧，制得Si改性γ
‑
Al2O3；
[0021]S2、将Si改性γ
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Al2O3置于含有镍源、钴源或锰源的前驱体水溶液中，并依次进行搅拌、干燥和煅烧，制得过渡金属
‑
Si/γ
‑
Al2O3；
[0022]S3、向钛钒基催化剂膏料中依次加入过渡金属
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Si/γ
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Al2O3、粘结剂、润滑剂、硝酸和玻璃纤维，并依次进行混捏、陈腐、挤出、烘干和煅烧，制得抗砷中毒脱硝催化剂。
[0023]在本专利技术中，首先，使用正硅酸乙酯与γ
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Al2O3发生反应，生成具有三维网络状多孔的结构的Si改性γ
‑
Al2O3载体，Si的掺杂改善了γ
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Al2O3的孔道结构；然后，将Si改性γ
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Al2O3置于镍、钴或锰的前驱体水溶液中，通过浸渍法制备过渡金属
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Si/γ
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Al2O3催化剂，在该步骤中，镍、钴或锰的前驱体水溶液依次渗透至Si改性γ
‑
Al2O3载体的表面及内表面，干燥后，水蒸发溢出，活性组分的盐类溢流在载体的内表面，使得镍、钴或锰氧化物的盐类均匀分布在载体的细孔中，煅烧活化后，即得到高度分散的过渡金属
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Si/γ
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Al2O3催化剂；最后，将钛钒基催化剂膏料与过渡金属
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Si/γ
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Al2O3催化剂进行混捏，并加入相关助剂提高其机械性能，这是因为，机械性能也是决定催化剂寿命的关键因素，本专利技术在成型过程中加入粘结剂、润滑剂、硝酸和玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗砷中毒脱硝催化剂，其特征在于，包括载体和活性成分，以质量分数计，所述活性成分包括如下成分：V2O5为0.5
‑
3％，WO3或MoO3为1
‑
8％，NiO、CoO或MnO2为0.5
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3％；优选地，所述载体包括Si改性γ
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Al2O3和锐钛矿型TiO2。2.根据权利要求1所述的抗砷中毒脱硝催化剂，其特征在于，以质量分数计，SiO2的含量为3
‑
6％，Al2O3的含量为2
‑
5％；优选地，所述抗砷中毒脱硝催化剂的磨损率为0.05
‑
0.08％，轴向抗压强度为3.42
‑
3.63MPa，径向抗压强度为1.13
‑
1.57MPa。3.权利要求1
‑
2任一项所述抗砷中毒脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将γ
‑
Al2O3置于含有硅源的溶液中，并依次进行搅拌、干燥和煅烧，制得Si改性γ
‑
Al2O3；S2、将Si改性γ
‑
Al2O3置于含有镍源、钴源或锰源的前驱体水溶液中，并依次进行搅拌、干燥和煅烧，制得过渡金属
‑
Si/γ
‑
Al2O3；S3、向钛钒基催化剂膏料中依次加入过渡金属
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Si/γ
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Al2O3、粘结剂、润滑剂、硝酸和玻璃纤维，并依次进行混捏、陈腐、挤出、烘干和煅烧，制得抗砷中毒脱硝催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钛钒基催化剂膏料的制备方法包括以下步骤：向锐钛矿型TiO2中加入含有钒源和掺杂源的水溶液，混捏后，得到钛钒基催...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄力，林静仁，王虎，纵宇浩，常峥峰，高义博，刘洋，李金珂，
申请(专利权)人：大唐南京环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：