[发明专利]一种轻质高强宽温的成型脱硝催化剂

说明书

本发明公开了一种轻质高强的宽温高效无钒成型脱硝催化剂，它以CuY分子筛和成型主体为主要原料经机械成型、烧制而成。本发明以CuY分子筛为主要脱硝活性物质，堇青石粉、蒙脱石土、凹凸棒土等为成型主体，所得成型催化剂在较宽温度范围(120～400℃)内具有较高的脱硝性能(80～100％)和良好的抗硫性能(小于300ppm SO₂条件下，6h后稳定在85％左右)，并具有良好的机械强度(轴向抗压强度高达5MPa)及较低的密度(0.9g/cm³)；且所述催化剂中不添加氧化钒和氧化钨、氧化钼等，原料廉价易得，无毒无害，具有重要的经济和环境效益，适合工业大规模推广应用。

技术领域

本发明属于于环保催化材料工业烟气脱硝领域，具体涉及一种轻质高强宽温的无钒成型脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着工业发展，工业废气的排放对环境的影响非常大。其中，氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一，它能形成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏以及温室效应等，严重破坏生态环境，威胁人类健康发展与安居生活。“十二五”、“十三五”期间将NO_x列入减排指标内且排放标准日益严格，控制NO_x排放已势在必行。

随着NO_x排放标准日益严格，火电厂等固定NO_x排放源已开始大规模进行脱硝工程建设，NH₃选择性催化还原技术(NH₃-selective catalytic reduction，NH₃-SCR)是目前的主要烟气脱硝手段，而催化剂是其中的核心。钒钛系(V₂O₅-WO₃/TiO₂或者V₂O₅-MoO₃/TiO₂)催化剂作为SCR脱硝工艺中应用最为成熟的催化剂，在280-400℃高温窗口下具有较高的活性和选择性，但V₂O₅在催化还原NO_x的同时还易将SO₂氧化成SO₃，随后SO₃与NH₃、H₂O反应生成的硫酸铵盐在烟温低于280℃时易沉积在催化剂表面，造成催化剂表面堵塞与积灰，影响SCR脱硝催化剂脱硝效率；且钒钛系催化剂由于使用了一定量的V₂O₅，在生产过程中和废弃后都会对环境带来污染。此外，目前，成型催化剂制品通常存在脱硝活性相对粉末态降低且低温抗硫性能有限等问题；因此急需进一步开发宽温区高效、无钒且有较好抗硫性、能在工业上使用的成型脱硝催化剂。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有钒钛系成型催化剂组分有毒、脱硝活性温度窗口窄等不足，提供一种轻质高强且高效宽温的蜂窝式无钒铜基分子筛催化剂及其制备方法，以满足工业烟气脱硝要求并减少催化剂的二次污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种轻质高强的宽温高效无钒成型脱硝催化剂，它以CuY分子筛和成型主体为主要原料复合而成，其中成型主体为具有离子交换能力的片层状硅铝酸盐材料。

上述方案中，所述成型主体的粒度为200～400目，比表面积大于200m²/g；可选用堇青石粉、蒙脱石土、凹凸棒土中的一种或任意几种。

上述方案中，所述CuY分子筛为Cu离子交换NaY型分子筛，其硅铝摩尔比为4.8～5.4，平均粒径为0.3-1.6μm，表面积为500～600m²/g，无需焙烧。

上述方案中，所述脱硝催化剂中，各原料及其所占质量百分比包括：CuY分子筛30～50％，成型主体50～70％。