[发明专利]一种堇青石负载型中温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种堇青石负载型中温脱硝催化剂及其制备方法，用于处理工业废气中的NOx，属于催化剂技术领域。本发明的负载型脱硝催化剂包括堇青石蜂窝、TiO₂和V₂O₅等组分。催化剂制备步骤包括堇青石的预处理、负载组分溶液的制备以及将预处理完毕的堇青石蜂窝浸渍在含有钒钼钛(V、Mo、Ti)负载组分和超细碳基造孔剂的溶液中，再经过干燥、焙烧等操作得到堇青石负载型中温脱硝催化剂。本发明得到的催化剂制备过程简单，原料来源广泛，负载性能良好，同时对催化剂孔径具有定向调控能力，具备大规模工业应用的前景。在使用时，340℃时的脱硝效率可达98％以上。

技术领域

本发明属于脱硝催化剂技术领域，涉及一种高效、低价的堇青石负载型中温脱硝催化剂及其制备方法。该催化剂能够在固定源或移动源烟气尾气中进行选择性催化还原，去除氮氧化物，以达到排放标准。

背景技术

氮氧化物(NO_x)作为一种污染物，易产生酸雨、光化学烟雾等环境问题，对人体及建筑物等都能产生一定的危害。火力发电及工业锅炉尾气和机动车尾气会产生大量氮氧化物危害环境，全国环境统计公报(2015)指出，全国氮氧化物总排量为1851.9万吨，工业氮氧化物排量占比63.7％。因此，解决电厂以及工业锅炉等工业领域氮氧化物排放问题显得至关重要。

减少氮氧化物排放的主流方法是选择性催化还原(SCR，Selective CatalyticReduction)技术，即在还原剂氨气(NH₃)的作用下，将氮氧化物转化成无污染的氮气(N₂)等气体。而SCR的核心问题在于合适的催化剂。

国内商业化运用的催化剂主要分为三类：蜂窝式、平板式以及波纹板式催化剂。其采取的技术均为挤压成型的技术，需要大量的催化剂且会产生机械强度、热传导性等性能降低的问题。堇青石蜂窝陶瓷(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂，简称：CC)一般以高纯度的氧化镁、氧化铝及氧化硅合成，具有更为良好的抗热冲击性、低热膨胀性以及高机械强度等优势，因此堇青石负载型脱硝催化剂正被广泛应用。

关于堇青石负载型脱硝催化剂的研究较多，中国发明专利CN109926059A公开了一种以堇青石为载体，Ce-Zr为涂层，负载Mn、Cu、Co、Ni的脱硝催化剂，其采用的负载方法为先制备以Ce-Zr为载体的粉末催化剂，再将粉末催化剂负载于堇青石上，该种方法主要缺点在于制备步骤较为复杂，Zr价格昂贵，催化剂成本较高。中国发明专利CN106861675A公开了一种堇青石蜂窝陶瓷为基体的整体式低温脱硝催化剂及其制备方法，催化剂主要包含三部分：堇青石蜂窝陶瓷基体、二氧化钛载体以及活性组分V₂O₅、Sb₂O₃、CeO₃和WO₃，其制备方法主要包括：将活性组分负载于二氧化钛载体上得到粉末催化剂，再将粉末催化剂与去离子水置于球磨中得到残液，最后将残液涂覆在堇青石上，可以看出其制备方法需要先制备粉末催化剂再进行涂覆，该专利采用的是两步法制备，工艺仍很复杂，所使用的W价格昂贵，且该催化剂适用温度为150～250℃，尤其是催化剂孔径分布难以控制。因此，亟需开发一种制备过程简单、原料来源广泛、负载性能良好，且具备大规模工业应用前景的新型堇青石负载型脱硝催化剂。

发明内容

本发明的目的在于针对300～380℃温度区间脱硝需求，提供一种一步法、孔径分布可控、高效率、低成本的堇青石负载钒钼钛型中温脱硝催化剂。

为实现所述发明目的，本发明包含以下技术方案：