[发明专利]一种烟气SCR脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂的制备方法，属于烟气脱硝技术和微波技术领域。

背景技术

氮氧化物为主要的大气污染物之一，它会引起酸雨、光化学烟雾等污染，对环境和人体造成很大危害。燃煤电厂氮氧化物排放量约占我国总排放量的一半，因此，控制燃煤电厂的NO_x排放迫在眉睫。目前，控制燃煤电厂氮氧化物排放的技术主要有低NO_x燃烧器，再燃、选择性非催化还原(SNCR)及选择性催化还原技术(SCR)。与再燃脱硝和SNCR脱硝等脱硝技术相比，SCR具有更高的脱硝效率，易于满足越来越严格的NO_x排放国家标准。催化剂是SCR技术的核心，其成本在运行费用中占很大的比重，目前商用催化剂的研制和生产被国外垄断，价格昂贵。我国现有的脱硝催化剂生产技术还达不到要求，成为限制SCR技术在我国推广应用的主要因素。故自主研发生产低成本的SCR催化剂，可大幅度降低我国烟气脱硝的运行费用，对我国环境的改善起很大的推动作用。

常规的烟气脱硝催化剂的制备工艺中，一般采用浸渍法将TiO₂粉末浸入活性组分的溶液中搅拌完成后放入烘干箱烘干，然后煅烧研磨得到所需催化剂。该方法存在以下问题：催化剂在烘干过程中所需时间长、能耗高；水分缓慢蒸发，晶粒出现很严重的团聚现象，晶粒间隙塌陷，对催化剂的活性产生较大的影响。且此法制备的钒钛催化剂活性温度偏高，需布置在除尘器之前，受到有害气体和飞灰的严重损害，寿命缩短，影响烟气脱硝的经济性。采用微波辐射干燥法可以有效解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是结合微波辐射技术加热迅速、无温度梯度等优点，将微波辐射技术应用于电厂SCR脱硝催化剂的制备中，而提供一种烟气SCR脱硝催化剂的制备方法，该方法解决催化剂的制备能耗高，SCR脱硝成本高，商用催化剂低温脱硝效率低和脱硝温度窗口窄等问题。

本发明采取的技术方案为：

一种烟气SCR脱硝催化剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将偏钒酸铵、草酸、Mn盐加水混合制成混合溶液，向混合溶液中加入二氧化钛粉末并水浴加热搅拌，然后室温静置制得含NH₄VO₃、TiO₂、Mn(NO₃)₂的混合溶胶；

(2)将混合溶胶放入微波炉中微波辐射加热烘干；

(3)烘干后的固体置于马弗炉中煅烧。

上述步骤(1)中偏钒酸铵与草酸摩尔比为1∶1.5，每克草酸加入水90-140ml，Mn盐用量按实验所需比例添加，催化剂的主要活性组分为V₂O₅(NH₄VO₃煅烧后产物)和MnO₂(煅烧后产物)，使其中V₂O₅与TiO₂的质量比为2-4％，MnO₂与TiO₂的质量比为5％，水浴加热的温度为50-70℃，搅拌时间1-3小时；静置的时间为8-13小时。

步骤(2)中微波加热功率为200-300W，加热时间为10-30min；优选210W加热20min。

步骤(3)所述的煅烧为400-600℃煅烧3-6小时。

本发明具有以下优点：

(1)微波辐射加热使样品烘干的时间大幅缩短，减少能耗，效率提高且经济性好；工艺简单，易操作。

(2)微波加热时，样品内的水分吸收微波能被迅速气化，短时间内产生大量的水蒸气且不能及时排除，从而使催化剂前驱体内部压力增大而发生爆破，从而引起聚集体转变成较小的颗粒，十分有利于SCR脱硝反应的进行，提高催化剂的脱硝效率。

(3)微波后的样品晶粒分布比较均匀，分散度较好，增大了气体与催化剂的接触面积，有利于气体的吸附从而加快SCR反应的进行；微波后样品的孔隙结构更为发达，可加快气体向催化剂内部的扩散，对催化剂的性能有较大的提升。

(4)此方法可向低温方向拓宽SCR催化剂的温度窗口，解决了商用催化剂低温脱硝效率低和温度窗口狭窄的问题，与传统干燥相比，微波辐射加热干燥能够大幅度提高复合催化剂的低温SCR脱硝活性，活性温度250℃时，传统干燥所制备的催化剂其脱硝效率为51.9％，微波辐射加热干燥使其脱硝效率提高了31.7个百分点，达83.6％。

附图说明

图1催化剂脱硝活性实验装置系统示意图；