一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其可布置于除塵器和脫硫裝置之后，從而有效降低煙氣中飛灰及硫含量的影響，并可適于低溫條件下鍋爐煙氣中的氮氧化物的選擇性催化還原反應，具有較好的脫硝效率，另外，本發(fā)明還提供了一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑的制備方法；其包括納米級二氧化鈦、水、質(zhì)子酸、質(zhì)子堿、增塑劑、造孔劑、補強劑、潤滑劑，且按照各組分之間的質(zhì)量比為1:0.1~1:0.02~0.2:0.05~0.5:0.005~0.02:0.005~0.02:0.05~0.3:0.005~0.02混合均勻后加入釩鹽和鉬鹽。
【專利說明】
一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及脫硝催化劑及其制造的技術領域，具體為一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝技術作為目前公認的控制燃煤電廠氮氧化物排放最有效的方法，廣泛應用于我國燃煤電廠中，SCR煙氣脫硝工藝的技術核心是脫硝催化劑，目前使用最為成熟、最為廣泛的脫硝催化劑是釩鎢鈦系催化劑，一般操作溫度在300?400°C，脫硝催化劑一般布置在除塵器之前，但由于煙氣中飛灰含量較高，容易對催化劑造成磨損，催化劑壽命較短，一般最多可用3年，同時，飛灰中含有的堿金屬氧化物等雜質(zhì)會使催化劑中毒失效，而且煙氣中硫含量較高，脫硝催化劑會將部分SO2氧化成S03，S03與逃逸的NH3容易反應形成硫銨，從而導致下游設備的腐蝕，則為了降低煙氣中飛灰及硫含量的影響，將脫硝催化劑布置于除塵器和脫硫裝置之后，其溫度降低，大約在120?250°C，幾乎無飛灰影響，但是煙氣通過除塵器和脫硫裝置之后，溫度的顯著降低，會導致現(xiàn)有常規(guī)的脫硝催化劑無法直接使用，脫硝效率也不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其可布置于除塵器和脫硫裝置之后，從而有效降低煙氣中飛灰及硫含量的影響，并可適于低溫條件下鍋爐煙氣中的氮氧化物的選擇性催化還原反應，具有較好的脫硝效率，另外，本發(fā)明還提供了一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑的制備方法。
[0004]—種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其特征在于:其包括納米級二氧化鈦、水、質(zhì)子酸、質(zhì)子堿、增塑劑、造孔劑、補強劑、潤滑劑，且按照各組分之間的質(zhì)量比為1: 0.1?1:0.02-0.2: 0.05-0.5: 0.005-0.02: 0.005-0.02: 0.05-0.3: 0.005?0.02混合均勻后加入銀鹽和鉬鹽。
[0005]其進一步特征在于:所述釩鹽、鉬鹽的加入量根據(jù)所述納米級二氧化鈦的質(zhì)量確定，所述納米級二氧化鈦:釩鹽:鉬鹽之間的質(zhì)量比為1: 0.0342?0.0855: 0.0513-0.171；
所述質(zhì)子酸采用乙酸或者乳酸;所述質(zhì)子堿采用氨水或者乙醇胺;所述增塑劑采用CMC或者PEO或者CMC混合PEO;所述造孔劑采用精制棉或者活性炭;所述補強劑采用玻纖或者碳纖維;所述潤滑劑采用硬脂酸或者丙三醇;所述釩鹽采用偏釩酸銨或者草酸氧釩;所述鉬鹽采用仲鉬酸銨或者乙酸鉬；
所述增塑劑采用CMC混合PEO的，所述CMC、PE0之間的質(zhì)量比為1: 2?5。
[0006]—種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑的制備方法，其特征在于:其制備步驟是，
(I)、混煉操作:將納米級二氧化鈦、水、質(zhì)子酸、質(zhì)子堿、增塑劑、造孔劑、補強劑、潤滑劑按照質(zhì)量比I: 0.1-1: 0.02-0.2: 0.05-0.5: 0.005-0.02: 0.005-0.02: 0.05-
0.3: 0.005?0.02通過混煉法混合均勻后加入釩鹽和鉬鹽形成塑性泥料； (2)、一次陳化:將所述步驟(I)中得到的塑性泥料在25°C恒溫下保濕陳化放置I天?2
天；
(3)、預擠出:將所述步驟(2)中得到的塑性泥料用預擠出設備進行預擠出操作，形成泥料方塊；
(4)、二次陳化:將所述步驟(3)中得到的泥料方塊在25°C恒溫下保濕陳化放置I天?2
天；
(5)、擠出成型:將所述步驟(4)中得到的泥料方塊用擠出設備進行擠出操作，得到蜂窩狀樣品；
(6)、一次干燥:將所述步驟(5)中得到的蜂窩狀樣品在30?70°C下分段式程序升溫干燥催化劑，干燥時間為5天~8天；
(7)、二次干燥:將所述步驟(6)中得到的蜂窩狀樣品在100~300°C下分段式程序升溫干燥催化劑，干燥時間為3 h ~5h；
(8)、高溫焙燒:將所述步驟(7)中得到的蜂窩狀樣品在400?600°C高溫下焙燒3h -Sh,從而得到釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，通過制備的釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，使得脫硝催化劑可以布置于除塵器和脫硫裝置之后，從而大幅降低煙氣中飛灰及硫含量的影響，并可有效適于低溫條件下鍋爐煙氣中的氮氧化物的選擇性催化還原反應，具有較好的脫硝效率，同時在較大程度上減少了煙氣中硫含量等對催化劑的中毒影響，由于應用環(huán)境(低塵環(huán)境)優(yōu)于常規(guī)脫硝催化劑，使用壽命更長，總的投資成本降低。
【具體實施方式】
[0008]實施例一
催化劑制備:
(1)、混煉操作:將納米級二氧化鈦、水、乳酸、氨水、ΡΕ0、精制棉、玻纖、硬脂酸按照質(zhì)量比1: 0.1: 0.02: 0.05: 0.005: 0.005: 0.05: 0.005通過混煉法混合均勻后加入偏釩酸銨和仲鉬酸銨形成塑性泥料，偏釩酸銨和仲鉬酸銨的加入量根據(jù)納米級二氧化鈦的質(zhì)量確定，具體地納米級二氧化鈦:偏釩酸銨:仲鉬酸銨之間質(zhì)量比為1: 0.0342:0.0513；
(2)、一次陳化:將所述步驟(I)中得到的塑性泥料在25°C恒溫下保濕陳化放置I天；
(3)、預擠出:將所述步驟(2)中得到的塑性泥料用預擠出設備進行預擠出操作，形成泥料方塊；
(4)、二次陳化:將所述步驟(3)中得到的泥料方塊在25°C恒溫下保濕陳化放置I天；
(5)、擠出成型:將所述步驟(4)中得到的泥料方塊用擠出設備進行擠出操作，得到蜂窩狀樣品；
(6)、一次干燥:將步驟(5)中得到的蜂窩狀樣品在30?70°C下分段式程序升溫干燥催化劑，即溫度在30°C時干燥I天，溫度在400C時干燥I天，溫度在500C時干燥I天，溫度在60°C時干燥I天，溫度在70°C時干燥I天至恒重，干燥時間共為5天；
(7)、二次干燥:將完成步驟(6)的蜂窩狀樣品在100~300°C下分段式程序升溫干燥催化劑，即溫度在100 0C時干燥Ih，溫度在300 0C時干燥2h，干燥時間為3h; (8)、高溫焙燒:將完成步驟(7)的蜂窩狀樣品在400°C高溫下焙燒8h，即可得到釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑。
[0009]催化劑活性測試:
活性實驗在固定床反應器上進行，將制作完成的催化劑裝填量為6X6孔、長度20cm的催化劑樣品，并在ΝΗ3/Ν0摩爾比為1、02濃度為5%、空速為750(^1的煙氣條件下，反應溫度為160 °C時，脫硝效率為28.56%;反應溫度為220°C時，脫硝效率為67.24%。
[0010]實施例二催化劑制備:
(1)、混煉操作:將納米級二氧化鈦、水、乙酸、乙醇胺、CMC、精制棉、玻纖、硬脂酸按照質(zhì)量比1: 0.5: 0.1: 0.1: 0.01: 0.01: 0.1: 0.01通過混煉法混合均勻后加入偏釩酸銨和仲鉬酸銨形成塑性泥料，偏釩酸銨和仲鉬酸銨的加入量根據(jù)二氧化鈦的質(zhì)量確定，具體地納米級二氧化鈦:偏釩酸銨:仲鉬酸銨之間的質(zhì)量比為1: 0.06: 0.1；
(2)、一次陳化:將步驟(I)中得到的塑性泥料在25°C恒溫下保濕陳化放置2天；
(3)、預擠出:將完成步驟(2)的塑性泥料用預擠出設備進行預擠出操作，形成泥料方塊；
(4)、二次陳化:將步驟(3)中得到的泥料方塊在25°C恒溫下保濕陳化放置2天；
(5)、擠出成型:將完成步驟(4)的泥料方塊用擠出設備進行擠出操作，得到蜂窩狀樣品;
(6)、一次干燥:將步驟(5)中得到的蜂窩狀樣品在30?70°C下分段式程序升溫干燥催化劑，即溫度在30°C時干燥I天，溫度在400C時干燥I天，溫度在500C時干燥I天，溫度在60°C時干燥I天，溫度在70°C時干燥I天，恒重I天，干燥時間為6天；
(7)、二次干燥:將完成步驟(6)的蜂窩狀樣品在100~300°C下分段式程序升溫干燥催化劑，即溫度在100 0C時2h，溫度在300 0C時3h，干燥時間為5h ；
(8)、高溫焙燒:將完成步驟(7)的蜂窩狀樣品在600°C高溫下焙燒5h，即可得到釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑。
[0011]催化劑活性測試:
同實施例一的煙氣條件下，反應溫度為160 °C時，脫硝效率為35.54%;反應溫度為220°C時，脫硝效率為80.31%。
[0012]實施例三催化劑制備:
(1)、混煉操作:將納米級二氧化鈦、水、乳酸、氨水、CMC、活性炭、玻纖、丙三醇按照質(zhì)量比1: 0.8: 0.15: 0.2: 0.015: 0.015: 0.2: 0.01通過混煉法混合均勻后加入草酸氧釩和乙酸鉬形成塑性泥料，草酸氧釩和乙酸鉬的加入量根據(jù)二氧化鈦的質(zhì)量確定，具體地納米級二氧化鈦:草酸氧釩:乙酸鉬之間的質(zhì)量比為1: 0.0855: 0.171;
(2)、一次陳化:將步驟(I)中得到的塑性泥料在25°C恒溫下保濕陳化放置I天；
(3)、預擠出:將完成步驟(2)的塑性泥料用預擠出設備進行預擠出操作，形成泥料方塊；
(4)、二次陳化:將步驟(3)中得到的泥料方塊在25°C恒溫下保濕陳化放置I天；
(5)、擠出成型:將完成步驟(4)的泥料方塊用擠出設備進行擠出操作，得到蜂窩狀樣品;
(6)、一次干燥:將步驟(5)中得到的蜂窩狀樣品在30?70°C下分段式程序升溫干燥催化劑，即溫度在30°C時干燥I天，溫度在400C時干燥I天，溫度在500C時干燥I天，溫度在60°C時干燥I天，溫度在70°C時干燥I天，恒重2天，干燥時間為7天；
(7)、二次干燥:將完成步驟(6)的蜂窩狀樣品在100~300°C下分段式程序升溫干燥催化劑，即溫度在100 °C時I h，溫度在300 °C時3h，干燥時間為4h ；
(8)、高溫焙燒:將完成步驟(7)的蜂窩狀樣品在500°C高溫下焙燒6h，即可得到釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑。
[0013]催化劑活性測試:
同實施例一的煙氣條件下，反應溫度為160 °C時，脫硝效率為30.83%;反應溫度為220 °C時，脫硝效率為65.92%。
[0014]綜上，采用上述混煉法制備工藝，便于實現(xiàn)釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑的工業(yè)化生產(chǎn)，催化劑性能方面，在上述組分范圍內(nèi)，通過催化劑活性測試，將催化劑裝填于固定床反應器上進行催化劑脫硝活性檢測，在130?280°C的范圍內(nèi)，最高的脫硝效率為80.31%，具有較好的實用性。
【主權項】
1.一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其特征在于:其包括納米級二氧化鈦、水、質(zhì)子酸、質(zhì)子堿、增塑劑、造孔劑、補強劑、潤滑劑，且按照各組分之間的質(zhì)量比為1: 0.1?1:.0.02-0.2: 0.05-0.5: 0.005-0.02: 0.005-0.02: 0.05-0.3: 0.005?0.02混合均勾后加入銀鹽和鉬鹽。2.根據(jù)權利要求1所述的一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其特征在于:所述釩鹽、鉬鹽的加入量根據(jù)所述納米級二氧化鈦的質(zhì)量確定，所述納米級二氧化鈦:釩鹽:鉬鹽之間的質(zhì)量比為I: 0.0342-0.0855: 0.0513?0.171。3.根據(jù)權利要求1所述的一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其特征在于:所述質(zhì)子酸采用乙酸或者乳酸;所述質(zhì)子堿采用氨水或者乙醇胺;所述增塑劑采用CMC或者PEO或者CMC混合PEO;所述造孔劑采用精制棉或者活性炭;所述補強劑采用玻纖或者碳纖維;所述潤滑劑采用硬脂酸或者丙三醇;所述釩鹽采用偏釩酸銨或者草酸氧釩;所述鉬鹽采用仲鉬酸銨或者乙酸鉬。4.根據(jù)權利要求3所述的一種釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑，其特征在于:所述增塑劑采用CMC混合PEO的，所述CMC、PE0之間的質(zhì)量比為1: 2?5。5.采用如權利要求1所述的釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑的制備方法，其特征在于:其制備步驟是， (1)、混煉操作:將納米級二氧化鈦、水、質(zhì)子酸、質(zhì)子堿、增塑劑、造孔劑、補強劑、潤滑劑按照質(zhì)量比I: 0.1-1: 0.02-0.2: 0.05-0.5: 0.005-0.02: 0.005-0.02: 0.05-.0.3: 0.005?0.02通過混煉法混合均勻后加入釩鹽和鉬鹽形成塑性泥料； (2)、一次陳化:將所述步驟(I)中得到的塑性泥料在25°C恒溫下保濕陳化放置I天?2天； (3)、預擠出:將所述步驟(2)中得到的塑性泥料用預擠出設備進行預擠出操作，形成泥料方塊； (4)、二次陳化:將所述步驟(3)中得到的泥料方塊在25°C恒溫下保濕陳化放置I天?2天； (5)、擠出成型:將所述步驟(4)中得到的泥料方塊用擠出設備進行擠出操作，得到蜂窩狀樣品； (6)、一次干燥:將所述步驟(5)中得到的蜂窩狀樣品在30?70°C下分段式程序升溫干燥催化劑，干燥時間為5天~8天； (7)、二次干燥:將所述步驟(6)中得到的蜂窩狀樣品在100?300°C下分段式程序升溫干燥催化劑，干燥時間為3 h ~5h； (8)、高溫焙燒:將所述步驟(7)中得到的蜂窩狀樣品在400?600°C高溫下焙燒3h -Sh,從而得到釩鉬復合氧化物低溫脫硝催化劑。
【文檔編號】B01D53/90GK106076315SQ201610460271
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】趙建新, 錢軍, 陳玲, 孟德海, 孫志翱, 高寬峰
【申請人】無錫華光新動力環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>