[发明专利]一种高空速、抗中毒稀土基脱硝催化剂粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种高空速、抗中毒稀土基脱硝催化剂的制备方法，是以计量硫酸法生产线工业钛液为钛源，通过调节工业钛白粉的加工路线，可工业化生产适用于板式脱硝催化剂的粉体，该粉体在制备过程中充分利用催化原理，大幅度提高催化剂内部活性组分二氧化铈与二氧化钛等组分之间的相互作用，在高空速条件下仍然具有较好的脱硝性能，并且表现出优异的抗水、抗硫性能，可完全替代现有的钒基板式脱硝催化剂方案。

技术领域

本发明涉及稀土基脱硝催化剂粉体的制备，尤其涉及一种高空速、抗中毒稀土基脱硝催化剂粉体的制备方法，主要作为平板式催化剂原料应用于烟气脱硝处理，属于环保技术领域。

背景技术

氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物之一，对生态环境和人类健康造成极大危害。我国富煤贫油少气，因此城市周边主要以燃煤发电为主。我国幅员辽阔，各地所产的煤品位差距较大，很多地方的燃煤电厂烟气中灰分含量高且含量不稳定，易导致蜂窝式SCR脱硝催化剂堵塞。因此，平板式催化剂更适用于国内火电厂的高灰分状况。平板式脱硝催化剂以不锈钢金属网为基材，将催化剂粉体粘附在不锈钢金属网上，经压制、煅烧后组装成催化剂模块，平板式催化剂的通道大、压降低，但是平板式催化剂与反应物接触面积少，活性较弱，脱硝效率在80%左右。

国内环保企业通过技术引进与自主研发已实现平板式脱硝催化剂工业应用。但是平板式催化剂仍然以五氧化二钒为活性组分，而五氧化二钒具有生物毒性，使用3年失去活性后需进行危废处理。我国已全面实施《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》，对燃煤电厂进行超低排放和节能改造，要求在基准氧含量6%条件下，氮氧化物排放浓度低于50 mg/m³。现有的平板式脱硝催化剂很难完全达到超低排放。亟需研发具有高空速、抗中毒特点的非钒基板式脱硝催化剂粉体。

CN106268784 A公开了一种低温平板式脱硝催化剂及其制备方法，以二氧化钛和二氧化硅作为载体，以锡钐锰复合氧化物作为催化剂活性组分，以钒、铈、镧、镍、锆、铜、钼、钨的氧化物作为助催化剂，添加玻璃纤维、造孔剂等制备的催化剂膏料涂覆于支撑体上，制备出平板式脱硝催化剂，该催化剂在70~280℃具有良好的催化活性。但是该催化剂测试空速较低（5000 h^-1），烟气成分中二氧化硫浓度远低于工业实际情况，因此，该催化剂很难实际应用。

CN107224979 A公开了一种板式脱硝催化剂及其制备方法，以铈锑钼复合氧化物作为催化剂活性组分，以钨、钴或镧系的氧化物为助催化剂，钛白粉和陶土混合为载体，制备的催化剂膏体涂覆于支撑体上，在含有一定量氨气的空气中焙烧，在5000 h^-1测试条件下，300~460℃温度范围内脱硝率在90%以上。但是该催化剂焙烧气氛特殊，不具有实际应用价值。

CN108837820 A公开了一种Ce-NbOx/介孔二氧化钛高效脱硝催化剂及其制备方法，以二氧化铈和二氧化铌作为活性组分，以钛酸四丁酯作为钛源，加入聚乙二醇等作为表面活性剂，通过溶胶凝胶法制得Ce-NbOx/介孔二氧化钛催化剂。在280000 h^-1测试条件下，在200~450℃温度范围内脱硝率达到90%，通入水蒸气和二氧化硫后，催化剂活性依然可以保持在70%，表现出良好的脱硝性能。但是溶胶凝胶法制备过程中含有大量的有机物，焙烧等工艺过程释放有毒有害气体，在工业生产中无法实现。

综上所述，现有的商业板式脱硝催化剂依然以钒基为主，存在抗中毒能力较弱，易磨损，二氧化硫氧化率高，易腐蚀下游设备等问题。少量专利申请非钒基板式脱硝催化剂主要是以锰基和铈基脱硝催化剂为主，仍然是以二氧化锰或二氧化铈的金属盐前驱体直接加入钛白粉中，通过涂覆、干燥、焙烧等工艺获得非钒基板式脱硝催化剂。这类催化剂与现有的钒基催化剂工艺路线相似，但是过渡金属前驱体加入量远远大于钒基脱硝催化剂，在干燥、焙烧过程中，催化剂胚体容易开裂、坍塌，造成催化剂合格率大幅度下降，活性组分易烧结等难题。因此，非钒基板式脱硝催化剂目前仍然没有商业应用。

发明内容