[发明专利]一种高强度、高效率的低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种SCR催化剂及其制备方法，适用于火力发电厂和建材制造工厂，如水泥厂。

背景技术

SCR催化剂按照适用的烟气温度条件分类，可分为高温、中温、低温三种。低温SCR催化剂的适用温度在120℃～300℃，目前国内外低温SCR催化剂的研究和开发基本上集中于过渡金属氧化物的催化作用，研究结果表明，复合型的催化剂比任何一种单一组分的效果都好。而且，目前催化剂研究主要集中于催化剂粉体，催化剂成型或负载技术研究的较少。因此，催化剂技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度、高效率的低温SCR催化剂及其制备方法，该方法制备的低温SCR催化剂具有高强度、脱硝效率高的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于它由下述原料制备而成：①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵，各原料所占重量百分数为：二氧化钛20～60%，纤维1～10%，硅溶胶0～5%，硫酸0.1～1%，硝酸锰2～30%，硝酸铈0～30%，钼酸铵或钨酸铵0～5%，水 余量，各原料所占重量百分数之和为100%。

所述硅溶胶所占重量百分数为：0.5～5%。

所述硝酸铈所占重量百分数为：5.4～16.6%。

所述各原料所占重量百分数最佳为：二氧化钛23～49%，纤维2.4～5%，硅溶胶0～1.9%，硫酸0.2～0.5%，硝酸锰3～9.2%，硝酸铈5.4～16.6%，钼酸铵或钨酸铵0.8～1.7%，水 余量，各原料所占重量百分数之和为100%。

所述二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛。

所述纤维可以是硅铝纤维、玻璃纤维或其它无机纤维材料，作为增韧剂。

所述硅溶胶为含SiO₂30wt%的氨稳定的水溶液，作为增强剂。

所述硫酸为0.5mol/l的硫酸溶液，作为固化剂。

上述一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）各原料所占重量百分数为：二氧化钛20～60%，纤维1～10%，硅溶胶0～5%，硫酸0.1～1%，硝酸锰2～30%，硝酸铈0～30%，钼酸铵或钨酸铵0～5%，水 余量，各原料所占重量百分数之和为100%；选取下述原料：①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵，备用；

2）将二氧化钛、纤维、硅溶胶和硫酸混合，挤压成型，得到催化剂载体；将硝酸锰、硝酸铈、以及钼酸铵或钨酸铵混合，得到催化剂溶液；将催化剂载体浸渍于催化剂溶液中，然后放置于烘箱中，100℃烘干1h，最后将其放入马弗炉中烧结，得到低温SCR催化剂。

所述放入马弗炉中的烧结温度范围为300-800℃，升温速率为5－10℃/min，保温时间为45－70 min。

具体的，本发明采用硅铝纤维做增韧剂，硅溶胶作为增强剂，硫酸作为固化剂，与二氧化钛混合制备载体，通过将载体浸渍于催化剂溶液中，干燥，分段烧结，制得的催化剂其强度有明显增强。其中，二氧化钛与增韧剂硅铝纤维、增强剂硅溶胶及固化剂硫酸相混合可得到多孔、强度高的催化剂载体，浸渍催化剂后，强度进一步提高。其中，硝酸锰、硝酸铈与钼酸铵或钨酸铵混合制备的催化剂溶液，脱硝效率明显提高，浸渍于此催化剂的载体，烧结强度也有所提高。

由于催化剂载体需要是多孔材料，将催化剂涂覆与载体表面。经实验发现，将二氧化钛、纤维、硅溶胶及硫酸相混制备的催化剂载体，其微观结构内部含有大量的孔隙，形成多孔材料，有利于催化剂的附着。

如前所述，决定本发明的低温SCR催化剂的关键组分是二氧化钛、硝酸锰，其余辅料，如增韧剂、增强剂、固化剂、硝酸铈与钼酸铵或钨酸铵影响催化剂的强度和孔隙率，进一步影响催化剂的脱硝效率，其可以根据需要选择所需的比例和材料浓度来调节，均可以实现本发明产品的脱硝效率和催化剂强度。

目前低温脱硝催化剂大多数处于催化剂粉末实验阶段，催化剂成型技术还处于研发阶段，本发明通过制备催化剂载体，将催化剂浸渍于催化剂载体上，制得催化剂。

本发明的有益效果是：物料来源广泛，价格低廉，制作工艺简单；样品的脱硝效率检测结果为50～75%，具有脱硝效率高的特点；样品的强度为3-14MPa，具有高强度的特点。

附图说明

图1为实施3的低温SCR催化剂显微镜照片。

具体实施方式