[发明专利]脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其是一种燃气设备尾气处理用催化剂，具体地说是一种脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

    燃气内燃机在气体燃料发电及热电联供领域中有着广泛的应用，不仅适用于天然气等常规气体燃料的燃烧，在高炉煤气、焦炉煤气等工业副产气体回收利用，以及在沼气、煤层气等资源化利用方面，均发挥了重要的能源利用作用。随着我国对节能减排工作的不断深入，燃气内燃机的应用规模将越来越大。

       受燃烧工作原理的影响，燃气内燃机的尾气氮氧化物排放浓度较高，往往处于600~1000mg/Nm³之间，这主要是因为燃气内燃机的空然比大，燃烧充分，在间歇式燃烧过程中燃烧温度峰值高，导致氮氧化物燃烧产物增多。

       燃气内燃机常用于发电行业，其氮氧化物排放浓度已普遍高于现行标准，只不过由于其废弃物利用发电的正面意义较大，掩盖了人们对其尾气排放达标的严格要求。今后，随着我国对大气污染物氮氧化物排放的不断加严，开展燃气内燃机尾气脱硝净化技术研究与应用，使之满足环保法规的要求，成为燃气内燃机行业发展的必然需求。

       燃气脱硝常用的技术是选择性催化还原（SCR），即采用尿素或氨气作为还原剂，在催化剂作用下将氮氧化物还原为氮气。SCR技术的核心是催化剂，目前工程上采用的催化剂往往是以二氧化钛为载体负载五氧化二钒的整体式催化剂，该类型催化剂主要用于电厂锅炉烟气脱硝中，并不适用于在燃气内燃机中对空速大、阻力小、能耐高温、抗气流冲击等性能的要求，这就要求开展具有针对性的脱硝催化剂研发工作。

       根据分析，我们认为常规脱硝催化剂难以满足燃气内燃机应用要求的原因主要是：一个是催化剂的比表面积较小，使得参与催化反应的接触面积不大，导致催化反应转化率不高；另一个是五氧化钒活性组分的机械附着性不强，容易被气流冲刷走，造成催化剂损耗大。

发明内容

本发明的目的是针对现有的脱硝剂不能适应燃气内燃机需要，导致长期以来燃气内燃机由于无合适的催化剂不能达到理想的脱硝效果，易对环境造成污染等问题，设计一种内部空隙丰富、双层结构的脱硝催化剂的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种脱硝催化剂的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，选择C含量大于90%、比表面积大于1000m²/g的粉末活性炭或颗粒活性炭，烘干后在干态下球磨得到粒径在0.1--1微米的粉末活性炭，随后按质量比2%~5%将球磨后的粉末活性炭混合到溶液中，所述的溶液为8%~30%体积比的醇胺水溶液，再在湿态下球磨不少于10小时，静置24小时后，将沉淀物分离后取稳定悬浮液备用，此时悬浮液中活性炭微粒的直径小于1微米；

其次，将偏钒酸铵、硝酸钛、硝酸铝按质量比（1-5）：（2-8）：（5-15）的比例混合，取该混合物100~500克加入1升悬浮液中，采用氨水或乙酸调节pH至4-4.5，球磨不小于10小时，形成浆料A；

第三，将硝酸锰、硝酸铁、硝酸铜按质量比（1-2）：（0.5-1）：（0.2-1）的比例混合，取该混合物100~500克加入1升悬浮液中，采用氨水或乙酸调节pH至4-4.5，球磨10小时，形成浆料B；

第四，用浆料A涂覆载体，烘干至恒重，随后在70%N₂、20%CO₂、10%CO保护气氛下，以4-6℃/min升温速率升温至530-570℃，保温3-5小时后，以8-12℃/min降温速率降温至室温；在此过程中形成内层催化剂活性组分结构，并且炭微粒在热解过程中，形成内部疏密丰富的孔隙；得到带有一层催化剂的载体。

最后，用浆料B涂覆在上一步骤制备得到的带有一层催化剂的载体表面上，在110-130℃下烘干至恒重，随后在70%N₂、20%CO₂、10%CO气氛下，以4-6℃/min升温速率升温至630-670℃，保温3-5小时后，以8-12℃/min降温速率降温至室温；在此过程中形成外层催化剂活性组分结构，并且外层催化剂与内层催化剂结合紧密，孔隙孔道相通，形成了具有两层结构的催化剂。

所述的醇胺水溶液为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或甲基二乙醇胺中的一种或几种的混合液。

所述的粉末活性炭或颗粒活性炭的烘干温度为150-170℃，烘干时间为4-6小时，干态下球磨时间不小于6小时。

所述的载体为蜂窝陶瓷、金属蜂窝或金属丝网，载体烘干温度为110-130℃。