[发明专利]具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂及其制备方法，能够用于120‑180℃的低温条件下，可广泛应用于电站及工业燃煤锅炉烟气脱硝，解决催化剂易受水蒸气影响和脱除效率不高的问题。本发明将疏水性纳米二氧化硅加入活性金属的可溶性盐混合水溶液中，采用溶液沉淀法反应过滤后得到滤料，将滤料在100～200℃下干燥5‑8h，并在400～500℃煅烧2‑3h，制备出负载活性金属氧化物的纳米二氧化硅；然后将半焦颗粒、负载活性金属氧化物的纳米二氧化硅、粘结剂和水按照(50～80):(5～30)：(10～30):(5～15)的质量比混合压制颗粒焦，再经过活化得到具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂。

技术领域

本发明涉及大气污染物净化领域，具体为具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，选择性催化还原法(SCR)是工业上应用最广泛的脱硝技术，其基本原理是：NH₃+NO+O₂→N₂+H₂O。SCR脱硝技术中催化剂是核心，目前商业应用的是V₂O₅-WO₃/TiO₂系催化剂，工作温度范围在300℃～400℃之间，脱硝效率接近90％。但这类催化剂工作温度较高，需要布置在脱硫和除尘之前，烟气中的颗粒物、二氧化硫和碱金属等物质易造成催化剂堵塞、中毒及失活问题，严重影响脱硝性能。而对于非电领域的钢铁焦化等行业来说，由于其负荷不稳定导致排烟温度波动较大，烟气成分复杂易导致催化剂中毒等问题不适用于现有的SCR脱硝工艺。低温SCR脱硝催化剂可以放置在除尘和脱硫之后，减少了堵塞和中毒的影响，延长催化剂的寿命，降低应用成本。

活性焦独特的吸附和催化性能受到更为广泛的关注，其具有比表面大、孔隙结构发达、表面官能团丰富、化学性质稳定和吸附性能好的优点，是一种优良的吸附剂与载体。但是低温下活性焦本身脱硝性能较低，且容易受到烟气中水蒸气的影响，因此低温下如何实现活性焦的高效脱硝是研究的重点和难点；此外，活性焦在流动床运行过程中出现了耐磨性能不强，粉化严重的问题，严重制约了活性焦在烟气净化方面的应用。

目前，活性焦的改性处理多采用商业柱状活性焦颗粒进行溶液浸渍、煅烧负载活性组分，此方法负载的活性组分易在活性焦表面团聚和阻塞孔道，而通过在活性焦制备初始阶段加入的活性组分易出现负载不均匀和催化活性不高的问题，以上两种方法得到的活性焦催化剂低温下受烟气中水蒸气的影响十分显著，低温下脱硝效果较差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂及其制备方法，能够用于120-180℃的低温条件下，可广泛应用于电站及工业燃煤锅炉烟气脱硝，解决催化剂易受水蒸气影响和脱除效率不高的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂，由质量比为(50～80):(5～30)：(10～30):(5～15)的半焦颗粒、负载活性金属氧化物的纳米二氧化硅、粘结剂和水制成。

优选的，活性金属氧化物中的活性金属为锰Mn、铁Fe、铈Ce、钒V、钴Co、铜Cu、镍Ni和锌Zn元素氧化物的一种或几种。

优选的，负载活性金属氧化物占疏水性的纳米二氧化硅质量百分比10％～50％。

具有疏水性的改性低温SCR活性焦催化剂的制备方法，包括如下步骤，

1)将疏水性纳米二氧化硅加入活性金属的可溶性盐混合水溶液中，采用溶液沉淀法反应过滤后得到滤料，将滤料在100～200℃下干燥5-8h，并在400～500℃煅烧2-3h，制备出负载活性金属氧化物的纳米二氧化硅；