[发明专利]一种烟气脱硝催化剂专用纳米钛白粉及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种烟气脱硝催化剂专用纳米钛白粉及其制造方法。

技术背景

煤燃烧生成的氮氧化物主要是一氧化氮(占氮氧化物总量的95％)和二氧化氮(占氮氧化物总量的5％)，它们对人的毒性很大，损害植物，形成光化学烟雾和酸雨。伴随着我国经济的持续高速发展，煤碳资源的消耗不断增加，大气中NOx的排放也迅速增长，已构成对生态环境和人民健康的巨大威胁。国家也即将出台对电厂、钢铁厂、玻璃厂等工业炉窑进行强制性的脱硝政策。

火电厂的NH₃-SCR脱硝技术是最高效的脱硝技术，该技术的核心是脱硝催化剂。脱硝催化剂的基材为TiO₂和少量的硫，助剂为WO₃，活性组分为V₂O₅。TiO₂所占催化剂的比例为80-90％。该脱硝催化剂对基材TiO₂的性质有特殊的要求。首先，TiO₂必须是纳米级的，且具备较高的比表面；其次，TiO₂表面需要有较强的酸性以提高催化剂的脱硝活性，降低SO₂氧化率和提高抗中毒性能。目前，国内有60多家企业生产普通钛白粉，但是，只有极少数几个厂家能够生产这种脱硝钛白粉，且生产工艺较为复杂，产品性能也无法与国外的钛白粉相比。

公开号为CN101318697A的专利文献公开了一种高比表面脱硝催化剂用二氧化钛产品的制备方法。该发明的纳米二氧化钛中没有SO₄^2-，这将使后续催化剂的成型和干燥阶段发生收缩而产生裂痕，影响催化剂成品率。另外，纳米二氧化钛中SO₄^2-有利于提高载体的酸性，提高最终催化剂的脱硝性能。此外，该发明前处理和后续的干燥煅烧工艺复杂。公开号为CN101708428A的专利文献公开了一种脱硝催化剂用纳米二氧化钛的制备方法。该发明的制备方法添加了硝酸、碳酸钡和硫酸，硝酸主要起到溶解碳酸钡的作用，同时硝酸或硝酸钡的分解也可提高该纳米钛白粉的比表面积，即充当了造孔剂的作用。但是硝酸分解产生的NO²有剧毒，严重污染环境，且硝酸和碳酸钡同样是危险物品，不好储存。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能的脱硝催化剂专用纳米钛白粉及其制造方法。

本发明纳米钛白粉按质量百分数由以下成分组成：0.8-5％的SO₄^2-，其余为TiO₂。优选的比例范围是：按质量百分数含1.5-3.0％的SO₄^2-，其余为TiO₂。

上述的纳米钛白粉采用如下的方法制造：采用硫酸法制得的偏钛酸为原料，添加硫酸根前驱物，搅拌后输送至回转窑干燥焙烧，获得具有较高比表面和较强表面酸性的纳米钛白粉。包括如下步骤：

1)将硫酸法制得的偏钛酸用去离子水洗去杂质，使偏钛酸中的铁离子、碱金属离子和各种重金属离子＜100ppm，然后加入去离子水，配置成TiO₂含量小于30％的偏钛酸浆液；

2)将偏钛酸浆液搅拌均匀后，加入硫酸根前驱物，混合搅拌均匀；硫酸根前驱物的加入量需根据浆液的含水率而定，使最终产品含SO₄^2-的质量百分含量为0.8-5％；

3)将步骤2)中得到的偏钛酸浆液用隔膜压滤机压滤后送至回转窑中，按20-60℃/小时的梯度升温，升温至500-640℃，制得脱硝催化剂专用纳米钛白粉。

所述硫酸根前驱物为硫酸或硫酸铵或硫酸氧钛。

为了提高纳米钛白粉的比表面积和脱硝性能，步骤1)得到偏钛酸浆液中可以加入造孔剂，即增加以下步骤：

往步骤1)制得的偏钛酸浆液中，加入造孔剂，以提高纳米钛白粉的比表面积；将添加了造孔剂的偏钛酸浆液搅拌均匀后，加入硫酸根前驱物，在搅拌机中混合搅拌均匀；造孔剂的加入量需根据浆液的含水率而定，使隔膜压滤后造孔剂含量为TiO₂质量百分含量的0.5％-8％。此后再继续进行之后步骤。

所述造孔剂选自碳酸铵、碳酸氢铵、活性炭中的一种或者两种。造孔剂为活性炭时，硫酸根前驱物为硫酸或硫酸铵或硫酸氧钛；采用碳酸铵或碳酸氢铵为造孔剂时，须先将偏钛酸浆液的pH值调整至4以上，且硫酸根前驱物只能为硫酸铵或硫酸氧钛；