[发明专利]一种钛基颗粒状催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛基颗粒状催化剂，特别涉及一种钛基钒钨钼催化剂及其制备方法和应用，属于化工材料领域。

背景技术

随着《火电厂大气污染物控制排放标准》和《大气污染防治法》的颁布实施，我国对NO_x排放的控制日趋严格。自2010年起，预计将至少有2亿kW容量的火电厂燃煤锅炉机组需要建设脱硝系统。选择性催化还原脱硝技术(简称SCR技术)，是借助于催化剂的作用，利用还原剂(如氨气和尿素)选择性地还原NO_x，使其生成氮气和水，降低锅炉烟气中的NO_x排放浓度。目前SCR脱硝技术用催化剂基本为外国进口技术，我国在SCR脱硝用催化剂研究方面处于起步阶段，尚无成型催化剂进入工业应用阶段。

目前报道的研制催化剂的方法很多，催化剂中载体种类和活性成分种类也很多。对于负载型催化剂，活性成分种类多，活性成分之间往往容易互相影响，很难给出活性最好的催化剂活性成分配比，而且制作困难，增加了催化剂的制作成本和原料成本。现有的负载型钛基催化剂的制备方法，多通过粘结剂或粘结涂层的方式结合然后烧结而成(参见CN101485974A)，工艺复杂，成本较高，而且由于粘结剂或粘结涂层的膨胀系数与基体材料的膨胀系数不一样，经常导致催化剂破裂或涂层脱落，导致催化剂催化活性降低。对于用一般方法制备的催化剂，由于活性成分钒钨钼的制剂不易溶于水，导致催化剂制作困难，制作成本增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛基颗粒状催化剂及其制备方法和应用。该种催化剂成本低、效率好、制备方法简单。

本发明采取的技术方案为：

一种钛基颗粒状催化剂，它以TiO₂为载体，活性成分为V₂O₅、WO₃和MoO₃，各组分的重量份比为：V₂O₅ 1-3份，WO₃ 1-7份，MoO₃ 1-7份，TiO₂载体83-97份。

一种钛基颗粒状催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)用分析纯草酸(浓度≥99.5％)与去离子水配成草酸溶液，按焙烧好后催化剂活性成分的含量计算偏钒酸铵、钨酸铵、钼酸铵的用量，将偏钒酸铵、钨酸铵及钼酸铵加入到草酸溶液中，搅拌均匀使其全部溶解；

(2)按焙烧好后催化剂中载体TiO₂的含量取TiO₂粉末加入溶液中，搅拌均匀；

(3)蒸干溶液并在烘箱中干燥，在电阻炉中焙烧制得颗粒状催化剂。

所述的钛基颗粒状催化剂的制备方法，所述的草酸用量为总药品质量(偏钒酸铵、钨酸铵、钼酸铵、二氧化钛质量之和)的4.5％，草酸溶液pH为3；偏钒酸铵、钨酸铵、钼酸铵、TiO₂粉末的用量以质量份比V₂O₅ 1-3份，WO₃ 1-7份，MoO₃ 1-7份，TiO₂83-97份计算。

所述的钛基颗粒状催化剂的制备方法，步骤(3)所述的蒸干为在80-90℃下恒温水浴蒸干；所述的干燥在105-110℃下干燥24小时；所述的焙烧在500℃下烧4小时。

将催化剂用30目、60目的分样筛筛分，得到粒径为0.25mm～0.6mm的颗粒状催化剂。

所述的钛基颗粒状催化剂在烟气SCR脱硝技术中的应用。

将制得的颗粒状催化剂用于SCR脱硝试验，在固定床反应器上测试催化剂的反应活性。图1是颗粒状催化剂活性试验台示意图。如图所示，试验台主要由气瓶、气体混合器、控温装置、管式固定床反应器、流量计及连接管路等组成。

管式固定床反应器由不锈钢钢管制成，是一种积分反应器，气体由上向下通入，以防止催化剂床层因气流的流动而松动。不锈钢钢管长900mm，内径为15mm，外径为18mm，钢管两头有管螺纹，便于和其它元件进行螺纹连接。钢管外面是加热装置，采用电炉丝做为加热元件，通过温控仪控制加热程度，催化剂通过120目的金属网固定在反应器中需要的位置。