[发明专利]一种稀土改性SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土改性SCR脱硝催化剂及其制备方法，属于脱硝催化剂领域。

背景技术

随着我国经济的发展，我国煤能源消耗量以及机动车的数量大幅度增加，造成空气中各种污染物含量也在迅速上升。经过几十年的努力，我国在控制粉尘以及二氧化硫污染方面已经得到一定的成功，但是氮氧化物的污染尚未得到控制。因此，如何有效的控制氮氧化物的排放成为目前环保领域的焦点。

针对烟气脱硝，目前世界上最为成熟的技术是以NH₃为还原剂的选择性催化还原技术(SCR)。该技术是指在蜂窝陶瓷做载体，以五氧化二钒为活性组分，将烟气中的氮氧化物和喷入烟气中的还原剂(NH₃)发生还原反应，在五氧化二钒的左右下生成N₂和H₂O。而蜂窝陶瓷催化剂是SCR技术的核心，它决定着SCR技术的脱氮效率。

目前，我国使用的脱硝催化剂主要是以钒钛基(V₂O₅/TiO₂)和WO₃或MoO₃的混合物，虽然钒基催化剂的脱硝活性以及抵抗二氧化硫的能力很高，但是它必须在很高的温度(300-430℃)下才有活性。因而在火电厂应用采用高含尘布置方式，即布置在锅炉省煤器之后、空预器之前。在这个位置上虽然催化剂有较高的活性和抗硫抗水性能，但所处的烟气环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、重金属浓度较高等，使得催化剂处于易磨损、易堵塞、易中毒的条件下，使得催化剂需要频繁的日常维护(如吹灰清洁)，并大大缩短了使用寿命，增大了运行成本。如果将催化剂的工作环境向烟气下游推移至除尘器之后、脱硫装置之前，采用低含尘布置方式。这时烟气中的粉尘、重金属及其中所包含的容易使催化剂中毒的物质大部分被除尘器去除，减少了催化剂磨损、堵塞以及中毒失活的危险，增加催化剂的使用寿命，减少催化剂的更换周期，降低脱硝系统的运行成本，但在低含尘布置方式下，烟气温度下降了很多，在150-200℃之间，这对催化剂的低温活性提出了挑战。

本发明提出了一种稀土改性低温SCR脱硝催化剂，以氧化铝、纳米二氧化钛为载体，稀土氧化物、交联壳聚糖树脂为活性中心，所制得催化剂价格低，化学和热稳定性好好，活性也较高，并且抗中毒性能高，使用寿命长。

发明内容

为解决高温催化剂的实际使用过程中遇到的问题，本发明提供了一种稀土改性SCR脱硝催化剂及其制备方法，在低温环境中具有较高的氮氧化物去除活性。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种稀土改性SCR脱硝催化剂，由以下重量份数的的组分制得：

其中所述的润滑剂由以下重量份的组分组成：

白炭黑2-4份；

滑石粉3-5份；

甲基硅油3-4份。

其中所述的粘结剂由以下重量份的组分组成：

膨润土 2-7份；

白云石 3-7份；

α-氰基丙烯酸酯 4-5份。

其中所述的耐磨剂由以下重量份的组分组成：

聚四氟乙烯粉末4-7份；

聚乙烯粉末3-5份。

其中所述的表面活性剂由以下重量份的组分组成：

吐温-601-3份；

十二烷基苯磺酸钠 2-3份；

聚氧乙烯醚硫酸钠 1-5份。

其中所述的交联壳聚糖树脂，是通过以下步骤制备的：

称取10.2-22.7kg壳聚糖粉末悬浮于10-15L10％的硫酸铜溶液中，室温震荡15-24h，抽滤，用去离子水洗涤至硫化钠水溶液检不出金属离子为止，干燥至恒重得到16.2-30.2kg壳聚糖-铜络合物。将上述壳聚糖-铜络合物加入带有冷凝装置、搅拌装置的反应釜中，加入20-25L去离子水，逐渐升温至50-80℃，溶胀2-3h，加入1-2L环氧氯丙烷，逐渐升温至70-90℃，搅拌反应10-15h，抽滤、水洗、乙醇、丙酮洗涤，并用1％的盐酸和1％的氢氧化钠溶液分别淋洗至中性。干燥至恒重，得到交联壳聚糖树脂。

本发明稀土改性SCR脱硝催化剂的制备工艺如下：

(1)取20-30份γ-氧化铝、15-20份纳米二氧化钛，在60-80℃真空烘箱内干燥5-8h，降温至室温；