[发明专利]一种蜂窝式铈锆钨钛基脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种蜂窝式铈锆钨钛基脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

我国燃煤电厂排放出大量的氮氧化物，而氮氧化物的存在则会造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞等危害，因此，面对日益严格的氮氧化物排放标准，开发出适合我国国情的烟气脱硝技术，对我国环境污染治理具有重要意义。目前，应用较为广泛且技术较为成熟的氮氧化物控制技术为选择性催化还原(SCR)脱硝技术，其中催化剂成本占SCR脱硝工程总投资的40％～60％。可以看出，催化剂是SCR脱硝技术的核心，是SCR脱硝技术投入生产实践的关键。

目前，传统商用SCR催化剂为V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，采用V₂O₅作为活性组分，而V₂O₅为一种剧毒氧化物，在生产和使用过程中会产生严重污染。同时V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂结束寿命后，由于回收和处理成本高，大量回收催化剂采取掩埋方式处理，其表面附着的剧毒的V₂O₅对环境形成潜在的二次污染。因此，能否研制出适合我国生产的新型无毒脱硝催化剂是SCR技术广泛应用于我国烟气脱硝系统的瓶颈。

申请号为201110115172.X专利公开一种CeO₂-ZrO₂基SCR催化剂及其制备方法，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，在所述载体上负载铈锆固溶体活性涂层，在所述活性涂层上负载Nb₂O₅改性涂层。优化后的催化剂在250～450℃温度窗口可达到80％脱硝率。但这种采用浸渍法制备脱硝催化剂的缺陷是使用寿命短，涂层易磨损脱落。

申请号为201310121498.2专利公开一种新型高效无毒环保催化剂及其制备方法，在商业V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂中添加稀土金属氧化物以改善催化剂性能。但该方法没有考虑到V₂O₅的剧毒性，仍对环境存在潜在的二次污染。

申请号为200810196017.3专利公开一种烟气脱硝复合催化剂及其制备方法，以铝基或硅基陶瓷为第一载体，铝硅复合氧化物为第二载体，铈锆复合金属氧化物为活性组分。采用浸渍法制备载体涂层和活性涂层，制得催化剂活性稳定，拓宽了温度窗口，环保廉价，无二次污染。但存在的问题是采用浸渍法制备的催化剂使用寿命短，不能同各种工况相适应。

申请号为201310379847.0专利公开一种无毒低温脱硝催化的催化剂及其制备方法，采用堇青石蜂窝体、多孔性粒状载体、沸石分子筛粒状载体、沸石分子筛蜂窝体等为基体，以氧化锰为主催化剂，以稀土氧化物为负载，以氧化钛为辅助催化剂。该涂覆材料在120℃～250℃具有较好的低温催化效能、使用寿命长的优点。但存在的问题是高温活性低，不能适用于各种工况。

以上现有技术制备脱硝催化剂均具有较好的脱硝活性，但采用V₂O₅作为活性组分制备催化剂存在毒性大、对环境形成潜在二次污染问题；采用浸渍制备的以稀土金属氧化物作为活性组分催化剂存在使用寿命短、不能适用各种工况等问题。

发明内容

本发明首先提供了一种蜂窝式铈锆钨钛基脱硝催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

①制备泥料

将钛钨粉、木浆、玻璃纤维、粘结剂、硬脂酸、主成型剂、水以及活性组分前驱体溶液放入混料机中混合，得到催化剂泥料；

②过滤预挤

将泥料进行陈腐，陈腐好的泥料进行过滤，过滤好的泥料放入预挤机中进行预挤出，并将预挤后的泥料进行陈腐；

③制备脱硝泥坯：

将过滤预挤后的泥料加入真空挤出机进行挤压成型，得到蜂窝状坯体；进行干燥；

④焙烧

将干燥坯体置于电炉内焙烧，得到脱硝催化剂；

本发明的蜂窝式铈锆钨钛基脱硝催化剂以钛钨粉作为载体，以氧化铈、氧化锆作为活性组分；活性组分占钛钨粉载体的质量分数为1～20％；Ce/Zr摩尔比为1：0.1～1；

其中，氧化铈前驱体为硝酸铈，氧化锆前驱体为硝酸锆或醋酸锆或氧氯化锆；