[发明专利]以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟气脱硝催化剂制备的技术领域，更具体地讲，涉及一种以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，我国NO_x的排放量迅速升高，若无控制，氮氧化物排放量在2020年将达到3000万吨，这将给我国大气环境带来巨大的威胁。

鉴于氮氧化物对大气环境的不利影响以及氮氧化物排放控制的严峻形势，环保部相继发布了电厂、锅炉、炼焦、水泥、玻璃、钢铁等行业新的氮氧化物排放标准。新标准的陆续实施极大地拉动了脱硝产业的发展，包括相关设备制造、催化剂制造及废催化剂的利用。

目前，世界各国采用的工业烟气脱硝技术主要为选择性催化还原技术(简称SCR)，采用V₂O₅-WO₃/TiO₂系催化剂，将其制成蜂窝状、板状或波纹式结构。其中，应用研究最广泛的是蜂窝状催化剂，其以催化剂粉体为基体，添加成型助剂，通过混料、炼泥、陈化、挤压成型、干燥、焙烧等过程制得。

催化剂的脱硝效率、使用温度、机械强度、耐硫耐水性能等参数是评价SCR催化剂的关键因素。影响催化剂脱硝效率的因素包括载体性质、活性组份添加方式和含量、催化剂比表面和孔结构等，影响催化剂机械强度的因素包括成型助剂、成型工艺和热处理过程。其中，关键因素为成型助剂的选择和添加，但商业催化剂中各种成型助剂的成分、含量和加入方式属于技术机密，文献报道中对各类成型助剂及其含量也很少明确报道。另外，由于锅炉负荷经常在较大范围内变化，导致烟气温度产生较大波动，这要求催化剂能在较宽温度范围 内保持高活性。目前，专利文献报道的SCR催化剂主要为高尘布置的中高温催化剂(300～400℃)和低尘布置的低温催化剂(低于200℃)，几乎没有报道适用于烟气温度波动较大的宽温催化剂(200～400℃)。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种使制备的脱硝催化剂具有使用温度宽、脱硝效率高、生产工艺可靠的特点并且能够满足工业烟气脱除氮氧化物需要的以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂及其制备方法。

本发明的一方面提供了一种以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

A、钛铝铈复合氧化物的制备：将钛白粉、拟薄水铝石、氢氧化铈和硝酸均匀混合，常温陈化后干燥、煅烧得到钛铝铈复合氧化物；

B、粉末催化剂的制备：将偏钨酸铵和偏钒酸铵溶于草酸溶液中得到浸渍液，将所述钛铝铈复合氧化物分散在所述浸渍液中，搅拌均匀后蒸干水分并将蒸干水分后的物料干燥、煅烧得到粉末催化剂；

C、蜂窝状催化剂的成型：将所述粉末催化剂与玻璃纤维、聚丙烯酰胺、甘油与去离子水混合，经过混料、炼泥、陈化和挤出成型，制得蜂窝状催化剂；

D、蜂窝状催化剂的后处理：将所述蜂窝状催化剂经过两级干燥、两级煅烧得到以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂。

根据本发明的以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂的制备方法的一个实施例，在步骤A中，以重量份计，钛白粉为400～500份、拟薄水铝石为45～90份、氢氧化铈为22～55份、硝酸为80-135份。

根据本发明的以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂的制备方法的一 个实施例，所述钛白粉为锐钛矿型纳米钛白粉，比表面积为90～100m²/g且TiO₂含量大于90wt％；所述拟薄水铝石为SiO₂含量小于0.2wt％的低硅型；所述硝酸的摩尔浓度为0.1～0.2mol/L。

根据本发明的以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂的制备方法的一个实施例，在步骤B中，将所述钛铝铈复合氧化物分散在所述浸渍液中后，在40～50℃的温度下电动搅拌3.0～4.0h，再在80～90℃的温度下蒸干水分，将蒸干水分后的物料在80～120℃下干燥12～24h，再在500～600℃的温度下煅烧4.0～6.0h。

根据本发明的以钛铝铈复合氧化物为载体的脱硝催化剂的制备方法的一个实施例，在步骤B中，所述草酸溶液的质量浓度为4～6wt％，所述偏钨酸铵的浓度以(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀计为40～60g/L，所述偏钒酸铵的浓度以NH₄VO₃计为20～30g/L。