[发明专利]一种抗硫膜式低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种抗硫膜式低温脱硝催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和大气污染治理技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气的主要污染物之一，它能引起酸雨、光化学烟雾、地表水富营养化等一系列严重破坏生态环境和危害人类健康的问题。国家“十二五”规划已明确将NO_x总量的控制纳入环境治理重点。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)因其脱硝效率高、技术成熟可靠、无副产物已成为NO_x减排的重点推荐技术。

目前商用的催化剂常用的工作温度为310～410℃。而对于大多数没有预留SCR脱硝系统空间的已建锅炉和排烟温度低于310℃工业锅炉，商用催化剂难以满足该类工业锅炉的脱硝需求，需采用低温SCR脱硝催化剂。采用低温NH₃-SCR技术便于和现有的锅炉系统相匹配，具有高效低成本、易于推广的优势，是最为经济的选择。因此，研发与之相匹配的低温高效、性能稳定的SCR催化剂成为该NO_x控制技术研究发展的关键。

目前国内关于低温烟气脱硝催化剂及其制备的专利中，专利(CN1724149)将锰氧化物涂敷在TiO₂上并添加适量的助催化剂，低温下有较好的活性。专利(CN101069855A)与专利(CN101658787A)则都是将锰氧化物负载与分子筛及纳米二氧化钛上，也有较好的低温活性。尽管众多研究者对低温SCR脱硝催化剂进行了大量研究，但目前还没有能工业化应用的低温SCR脱硝催化剂，主要原因是无法解决低温SCR催化剂的硫中毒及使用寿命等问题，这也成为低温SCR脱硝催化剂发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有的低温SCR催化剂的易硫中毒及使用寿命等问题等问题提供的一种抗硫膜式低温脱硝催化剂。本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法；该催化剂在温度区间140-200℃内，脱硝率＞90％，具有优良的耐磨及抗中毒性能，该催化剂表层具有一层防腐、耐磨、憎水透气的抗硫功能薄膜，该薄膜可有效减缓硫酸氢铵等物质在催化剂表面沉积，防止烟气中粉尘对催化剂的冲击，从而解决了低温SCR催化剂易中毒的问题，延长了低温催化剂的使用寿命。

本发明的技术方案为：一种抗硫膜式低温脱硝催化剂，其特征在于催化剂由低温催化剂基体与表层的防腐、耐磨、憎水透气的抗硫功能薄膜组成，以低温催化剂基体为基准，抗硫功能薄膜的质量为低温催化剂基体质量的0.3-2％；其中所述的低温催化剂基体以(Mn-Ce-O_x)复合氧化物为活性组分，Mn/Ce元素摩尔比为1:(0.1-1)；以(Ni-Co-Cu-Sb-Nb-O_x)复合氧化物为催化助剂，Ni/Co/Cu/Sb/Nb元素摩尔比为1:(0.1-1):(0.1-1):(0.1-0.5):(0.1-0.5)，以蜂窝陶瓷、分子筛、活性碳纤维或γ-Al₂O₃中的一种为载体，其中以载体为基准，活性组分的含量为载体质量的8％-15％，催化助剂的含量为载体质量的1％-3％；所述的抗硫功能薄膜由低温催化剂基体浸渍薄膜原液后，通过加热成型而成膜；其中薄膜原液组分及各组分占薄膜原液质量的百分比分别为：

优选所述的成膜剂为浓度为1-6％的PTFE乳液；功能助剂为甲基硅醇钠；稳定剂为羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPMC)和聚乙烯醇(PVA)中的一种或多种；造孔剂为乙醇或聚乙二醇400中的一种。

本发明还提供了上述的抗硫膜式低温脱硝催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

(1).薄膜原液的制备

①按配比称取成膜剂、功能助剂、稳定剂、造孔剂；

②将称好的溶液混合并进行恒温搅拌，配制成薄膜原液；其中搅拌速度为100-3000转/分，搅拌时间为2-30分钟，温度为25-60℃；

(2).低温SCR催化剂基体的制备

①将待用载体浸渍到酸溶液中，置于电炉上加热并持续沸腾5-15min，自然冷却后用蒸馏水洗涤至中性，放入60-80℃烘箱中干燥24-48h待用；