[发明专利]一种陶瓷蜂窝式脱硝催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于烟气脱硝的催化剂，更具体地说，本发明涉及一种陶瓷蜂窝式脱硝催化剂及制备方法。

背景技术

众所周知，氮氧化物NO_X(主要是NO和NO₂)是一类主要的大气污染物。含有NO_X的烟气如果不经处理排入大气，则会对人体健康和人类居住环境造成严重危害。在我国的“十二五”规划中，也把NO_X的减排作为约束性的考核指标。因此，控制NO_X的排放是迫在眉睫。

现有技术中已经发现，选择性催化还原法(Selective catalytic reduction，SCR)是一种有效的烟气脱硝(即，脱除氮氧化物)方法。SCR法脱硝的原理是向排放烟气中喷入NH₃等还原剂，在催化剂作用下与烟气中的NO_X生成无害的N₂和H₂O。目前，SCR方法已成为目前国内外电厂脱硝比较成熟的主流技术。

在工业化的SCR脱硝技术中，催化剂通常以模块的形式放置在烟道中。SCR脱硝催化剂模块的型式主要有蜂窝式、平板式和波纹式。其中，蜂窝式催化剂由于其强耐久性、高耐腐性、高可靠性、高反复利用率、低压降等特性，得到广泛应用。从目前已投入运行的SCR法脱硝机组来看，75％以上采用蜂窝式催化剂。

这种陶瓷蜂窝式催化剂的制备通常包括混合步骤、成型步骤和煅烧步骤。在混合步骤中，将包括催化剂活性成分、催化剂载体和成型助剂在内的多种物料与溶剂(例如水)进行混合，形成具有可塑性的泥料，这一步骤通常在捏合机中进行。在成型步骤中，通常利用挤出机(加配成型模具)将泥料挤出成型为蜂窝体坯料。在煅烧步骤中，对蜂窝体坯料进行煅烧，以形成陶瓷蜂窝式脱硝催化剂模块。

能够工业化应用的陶瓷蜂窝式脱硝催化剂的核心技术在于其原料配方及制备工艺。目前，工业上使用的SCR陶瓷蜂窝式脱硝催化剂主要为钒钛类催化剂，这类催化剂以V₂O₅为主要活性成分，加入WO₃或MoO₃作为助催化剂，并以锐钛矿TiO₂作为催化剂载体。这类催化剂已有相对比较成熟的原料配方和制备工艺。但是，钒钛类催化剂存在成本高、钒毒性大、后处理易二次污染等问题。

目前，已经有研究发现，硫酸亚铁FeSO₄作为脱硝催化剂活性成分可以在SCR方法中有效地脱除烟气中的氮氧化物。并且，相比于钒钛类催化剂，硫酸亚铁催化剂具有廉价、易得、寿命长、可弃置等优点。

尽管如上文所述那样已发现硫酸亚铁可以作为SCR脱硝催化剂的活性成分，并且现有技术中已有成熟陶瓷蜂窝式脱硝催化剂的制备技术，但是本领域技术人员可以理解，这并不能显而易见地得到一种成功的以硫酸亚铁作为活性成分的陶瓷蜂窝式脱硝催化剂。为了获得这样一种脱硝催化剂，还需要在原料的选择、原料的配比、在制备工艺过程中原料的加入顺序(时间点)、工艺参数等一个或多个技术难点上进行精心的研究和设计，并进行大量的实验才能实现。

发明内容

因此，本发明的一个目的是克服上述的一个或多个技术难点。

按照本发明的一个方面，提供了一种陶瓷蜂窝式脱硝催化剂的制备方法，包括：

混合步骤，用于将多种物料与溶剂混合，形成具有可塑性的泥料；其中，所述多种物料包括：

作为催化剂活性成分的硫酸亚铁；

用于负载硫酸亚铁的催化剂载体；和

成型助剂，用于帮助所述泥料的成型；

成型步骤，用于将所述泥料成型为蜂窝体坯料；

煅烧步骤，用于对所述蜂窝体坯料进行煅烧，以形成所述陶瓷蜂窝式脱硝催化剂；

其中，所述成型助剂中的至少一种物料不仅用作成型助剂而且还用作硫酸亚铁的抗氧化剂，以防止硫酸亚铁与溶剂混合时被氧化。

优选地，在所述混合步骤中，在硫酸亚铁与所述溶剂混合之前，将用作抗氧化剂的所述至少一种物料与所述溶剂混合。

优选地，所述混合步骤包括：溶液制备步骤，用于将所述多种物料中的一部分物料溶解在所述溶剂中，形成溶液；泥料形成步骤，用于将所述多种物料中的其余物料与所述溶液充分混合，形成所述泥料。

优选地，在所述溶液制备步骤中，将用作抗氧化剂的所述至少一种物料溶解在所述溶剂中。

优选地，在所述溶液制备步骤中，在将用作抗氧化剂的所述至少一种物料溶解在所述溶剂中之后，将所述硫酸亚铁溶解在所述溶剂中。