[发明专利]超声混合沉淀法制备成型选择性催化还原脱硝催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成型选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，属于环境污染防 治与洁净煤燃烧技术领域。

背景技术

煤炭是我国的主要一次能源，大量存在的燃煤电厂每年排出的NOx给环境带了 巨大的破坏作用，氮氧化物(NOx)是酸雨和光化学烟雾污染致成气体。我国NOx污 染日益严重，一些特大型城市的空气氮氧化物浓度超标，氮氧化物的环境容量已基本处 于饱和状态，一些地方甚至出现光化学烟雾。

我国于2004年1月1日起执行新的《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2003)，对NOx排放进一步严格规定；在《排污费征收使用管理条例》中 规定，从2005年7月起对NOx征收与SO₂相同的排污费。在我国电力工业环境保护“十 五”规划中，也对电厂烟气的NOx治理提出了具体的目标与要求。根据这些要求，我国 绝大多数燃煤电厂都须采取措施对NOx的排放进行控制。

选择性催化还原法烟气脱硝技术作为一种有效的NOx治理技术具有效率高，选 择性强、可靠性好等优点，经过多年的发展，在发达国家得到了广泛的应用，而在我 国才刚刚起步。选择性催化还原(SCR)法脱硝的催化剂更换成本在运行费用中占 很大比重，目前所用的催化剂都是国外研制生产的，价格昂贵。并且，我国现有的 TiO₂等生产脱硝催化剂的原料还达不到技术要求，脱硝催化剂生产技术还不具备。 这些成了我国广泛应用SCR法进行电厂烟气脱硝处理的主要制约因素。为此，开发 出低成本国产化的SCR催化剂，形成自主知识产权技术并形成工业化生产将大大降 低我国烟气脱硝的投资和运行费用，对我国烟气NOx处理的发展，我国环境的改善 起巨大的推动作用。

传统的SCR脱硝催化剂制备工艺中，通常采用在催化剂载体(如TiO₂)粉体上 浸渍加载助催化剂(如WO₃)和催化活性组分(如V₂O₅)的方法完成催化剂母料 的制备。母料与各种成型剂捏合并压制成型，再经由烘干煅烧，即得到了成型SCR 脱硝催化剂。该法操作过程简便，但存在着以下问题：浸渍过程中，诸如WO₃等助 催化剂成份只能加载在TiO₂粉体表面，基体与浸渍组分在结构上不能紧密结合，会 对催化剂催化活性和热稳定性等造成影响。并且最终制得的成型催化剂比表面积和 孔隙率较低，机械强度较差，因而影响到催化剂的品质。

针对上述问题，本发明提出一种超声混合沉淀法制备成型选择性催化还原催化 剂的新工艺。相比传统制备方法，该工艺在原料经济性，催化剂微观结构特性、机 械强度、催化效率等方面都具有较为明显的优势。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种超声混合沉淀法制备成型选择性催化还 原脱硝催化剂的制备方法，该方法能够利用廉价的工业原料生产出高品质的催化剂 载体，并进一步制备得到具有优良脱硝特性的选择性催化还原催化剂产品，因此能 够从一定程度上解决我国当前脱硝催化剂制备工艺依赖国外进口原料，催化剂生产 成本居高不下的现状，并能够开发得到一整套具有自主知识产权的成型选择性催化 还原脱硝催化剂的工业化生产工艺。

技术方案：本发明所提出的一种将均匀沉淀与混合沉淀工艺相结合，辅以超声 波作用以制备偏钛酸浸渍载体，并以此为基础进一步制备成型选择性催化还原脱硝 催化剂的新型工艺，其操作方法可概述为：利用工业级硫酸氧钛作为原料，先后经 均匀沉淀及直接沉淀工艺，并辅以超声波强化反应过程，以此制得的偏钛酸作为浸 渍载体，再与偏钒酸铵-钨酸铵-草酸溶液以及包括聚丙烯酰胺、玻璃纤维在内的 絮凝剂、结构助剂等混合搅拌，同步完成活性组分浸渍加载与塑性膏状母料的制备 过程。由此制成的母料经精细破碎后再由真空挤出机加工得到成型催化剂坯体，之 后再通过烘干及煅烧操作，则最终完成了对成型选择性催化还原脱硝催化剂的制备 过程。

具体方法为：

步骤1.将硫酸氧钛TiOSO₄加入水中，不断搅拌使其完全溶解，同时加入浓硫 酸，调节溶液pH值至0.6～1.5范围内，并将该溶液过滤去除其中不溶性杂质；

步骤2.将尿素溶于水中制成溶液，同时将步骤1制得的溶液置于80℃～85℃ 恒温条件下，将两份溶液混合并持续搅拌，同步加入10～15分钟超声波作用；