[发明专利]适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，使用该种方法制备的脱硝催化剂在烟气温度高达400~430℃时仍然具有良好的氮氧化物去除率和抗烧结性能，属于催化技术领域。

背景技术

随着“十二五”期间国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，单纯的低氮燃烧技术已无法满足现行排放标准的要求，选择性催化还原（SCR）技术因其高效可靠的脱硝性能已开始在国内燃煤电厂应用。SCR的主要原理是以NH₃为还原剂，在脱硝催化剂的作用下，选择性地将NO_x还原成N₂。

目前应用最广泛的SCR脱硝催化剂是钒钨钛催化剂，由于其催化剂活性温度较高，范围在320~400℃左右，因而在火电厂应用采用高温布置方式，即布置在锅炉省煤器之后、空预器之前。在这个位置上虽然催化剂有较高的活性和抗硫抗水性能，但所处的烟气环境条件比较恶劣，其中烟气温度能够达到400℃以上，有时甚至能够达到450℃，脱硝催化剂长时间在高温下运行会造成催化剂不可避免的烧结，导致催化剂孔道结构的塌缩以及比表面积的下降，并对催化剂的机械强度和结构强度造成极大的不可逆损伤，使得催化剂催化性能减弱，大大缩短了催化剂的使用寿命，增大了运行成本。为了解决SCR脱硝催化剂在高温烟气条件下的易烧结问题，本发明研究了一种适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法。

发明内容

本发明为了解决SCR脱硝催化剂在高温烟气条件下的烧结问题，提供了一种适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，使用该方法制备的脱硝催化剂优化了催化剂的颗粒聚集状态，强化了颗粒之间的作用力，同时使孔容大于0.35mL/g，大孔（孔径＞50nm）孔容占总孔容的比例大于50％，催化剂孔容较大，尤其是大孔数量较多，减缓了催化剂在高温烟气条件下的烧结，使得催化剂在烟气温度高达400~430℃时仍然具有良好的氮氧化物去除率和抗烧结性能，提高了脱硝催化剂在高温烟气条件下的适应性。

按照本发明提供的技术方案，一种适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂的制备方法，按重量份计制备步骤如下：

（1）偏钒酸铵溶液的制备：称取偏钒酸铵0.39~1.3份，在70~95℃将称取的偏钒酸铵搅拌溶解于0.1~0.9份乙醇胺的水溶液中，乙醇胺的水溶液浓度为0.2~2g/mL；

（2）金属盐类溶液的制备：取金属盐类0~10份搅拌溶解于0~100份的去离子水中；

（3）一次混合：称取纳米级钛钨粉75~95份，在其中加入3~7份十二烷基硫酸钠，混合均匀后加入80~100份去离子水，加热到70~98℃，保持恒温同时搅拌20~40分钟使混合物成小球状，加入5~15份玻璃纤维，搅拌均匀后加入步骤（1）中制备的偏钒酸铵溶液，步骤（2）中制备的金属盐类溶液，8~15份扩孔剂，搅拌均匀至混合物成小球状；

（4）一次挤出：将步骤（3）得到的固体在挤出机上挤出成条块状；

（5）一次干燥：将步骤（4）得到的固体在50~70℃条件下干燥8~20小时；

（6）一次煅烧：将步骤（5）得到的固体在300~400℃条件下煅烧4~8小时；

（7）二次混合：将步骤（6）得到的固体粉碎至微米级颗粒，在其中加入15~25份聚乙烯醇缩醛，8~15份扩孔剂，5~10份变性淀粉，20~40份浓度为15~30％的氨水，加热到40℃，搅拌均匀至混合物成小球状；

（8）二次挤出：将步骤（7）得到的固体在前端装有催化剂模具的挤出机上进行热挤出成蜂窝状；

（9）二次干燥：将步骤（8）得到的固体在50~70℃条件下干燥5~10小时，然后在100~120℃的温度条件下干燥7~12小时；

（10）二次煅烧：将步骤（9）得到的固体在550~700℃条件下煅烧4~8小时，得到产品适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂。

所述产品适用于高温烟气条件的SCR脱硝催化剂中，按重量份计：TiO₂占70~90份，WO₃占3~8份，V₂O₅占0.3~1份，氧化物占0~10份，玻璃纤维占5~15份。

所述金属盐类为Zr、Nb和Y的硝酸盐或醋酸盐中的一种或几种的混合物。

所述扩孔剂为乌洛托品，活性炭和聚乙二醇中的一种或几种的混合物。

所述变性淀粉为羟乙基淀粉醚接枝聚丙烯酸共聚物，羟乙基淀粉接枝丙交酯共聚物和羟乙基淀粉接枝己内酯共聚物中的一种或几种的混合物。