[发明专利]一种钒磷氧低温脱硝催化剂及其成型制备方法

说明书

本发明公开了一种钒磷氧低温脱硝催化剂及其成型制备方法，该成型制备方法首先制备钒磷氧凝胶活性组分；然后，将比表面积大于300msupgt;2/supgt;/g的钛白粉与比表面积为90～110msupgt;2/supgt;/g的钛白粉按比例混合，并加入单乙醇胺、乳酸、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、玻璃纤维、去离子水和氨水等，物料搅拌混合均匀后，经陈腐、挤出成型、干燥和煅烧，获得二氧化钛蜂窝载体；最后，以钒磷氧凝胶为活性组分，以二氧化钛蜂窝体为载体，采用超声浸渍法制备钒磷氧催化剂，通过控制凝胶密度、浸渍温度、浸渍时间、超声时间和超声功率获得催化剂最佳成型制备条件。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体的，涉及一种钒磷氧低温脱硝催化剂及其成型制备方法。

背景技术

随工业烟气排放的氮氧化物(NOx)是我国目前主要的大气污染物之一。选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,简写SCR)脱硝是控制NOx最为有效的方法。燃煤烟气脱硝已全面实施，但以焦炉、烧结烟气为典型的非电工业烟气温度较燃煤烟气温度低，且烟气中含有大量的SO2和水蒸气，催化剂活性易受烟气中SO2和水蒸气的影响而下降。国内外研究者采用不同的过渡金属及其组合、更换载体等方式展开了大量研究，催化剂的低温脱硝活性得到了显著提升，但抗硫抗水性能仍普遍不足。目前，商业用低温脱硝催化剂大多适用于低硫或无硫工况，工程应用中普遍采取前置脱硫及加热烟气的运行方式，工艺投资及运行能耗大。随着国家环保要求的日益提高，开发具有较高低温脱硝活性和较强抗硫抗水性能的脱硝催化剂对与工业烟气治理具有重要的理论意义和工程应用价值。

SO₂是抑制催化剂低温脱硝活性的一个主要因素，研究者对此采用不同的过渡金属(Mn，Ce和Fe等)及其组合(V-Ce，Mn-Fe，Cu-Fe和Mn-Ce等)，以及更换载体等方式展开了一系列研究，催化剂的脱硝率在130℃时可达99％，然而，当烟气中通入100～500ppm的SO2时，催化剂的活性受到不同程度的抑制，脱硝效率最低下降至20％以下(He Y,et al,AppliedCatalysis B:Environmental,2016,193:141-150；ZengY Q,et al,Journal ofColloidand Interface Science,2017,496:487-495；Wang X Q,et al.Journal ofColloid andInterface Science,2019,546:152-162.ZhuN,et al.Journal ofHazardous Materials,2020,382:1-9；Zhou X M,Chemical Engineering Journal,2017,326:1074-1085；Ren S,et al.Chemical Engineering Research and Design,2018,133:1-10.)。浙江大学高翔课题组等研究指出，SO₂主要通过形成硫酸铵沉积在催化剂表面及与活性组分反应生成硫酸盐来降低催化剂的脱硝活性(Ye D,Molecular Catalysis,2019,462:10-18；姜烨,等.中国电机工程学报,2013,33(14):18-30.)。

水蒸气是抑制催化剂低温脱硝性能的又一主要原因，研究者对此展开了大量研究，比较典型的有：Lu P等研究水蒸气对活性焦负载FexCoyCezOm低温脱硝性能的影响，结果表明，脱硝率在反应温度250℃时为94％，向烟气中通入5vol.％的水蒸气后下降至73％，催化剂的脱硝率在切断水蒸气后逐步得到恢复(Lu P,Fuel,2018,233:188-199.)。水分子与反应物(NO和NH3)在催化剂表面的竞争吸附是造成催化剂低温脱硝活性下降的主要原因，中科院城市环境研究所ZhuN、四川大学Jia B H和大连理工大学Wang P等研究也得出了类似的结论[8,16,20](ZhuN,Journal ofHazardous Materials,2020,382:1-9；Wang P,Journal of Hazardous Materials,2016,301:512-521；Jia B H,Molecular Catalysis,2017,443:25-37.)。