[发明专利]一种选择性催化还原低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备方法，具体涉及一种选择性催化还原低温脱硝催化剂及其制备方法，属于工业烟气主要大气污染物氮氧化物治理领域。

背景技术

早在20世纪70年代，日本的工业锅炉和燃煤电站就已经开始广泛应用选择性催化还原（SCR）脱硝技术；之后在1985年，欧洲从日本引入SCR脱硝技术，其后该脱硝技术得到不断发展改进并逐渐得到了全世界的广泛的应用；我国由福建后石火电厂最先引进该技术装置，其后国内陆续有其他燃煤电厂开始试运行SCR脱硝装置。由于其能获得较高的NOx脱除效率且操作简便、运行成本低，因而已成为全世界研究脱硝问题研究者竞相研究的热点，并且在未来一段时间内，SCR脱硝技术将得到更广泛的应用发展。

选择性催化还原脱硝法是指在一定的温度范围内，向烟道气中加入还原剂（常用的有HN₃、CO、尿素或者碳氢化合物等），在SCR催化剂催化的条件下，烟气中氮氧化物与氧气、还原剂发生氧化还原反应来脱除，从而达到净化烟气的目的。研究发现，一般以NH₃作为还原剂时能够得到较高的氮氧化物脱除效率，所以现在研究都一致认为以NH₃作为还原剂的反应为典型的选择性催化还原反应。

SCR脱硝催化剂按照发展历程大致可以分为三类：（1）贵金属型催化剂，早期的SCR脱硝工艺都是采用此类催化剂，其具有较高的脱硝性能，但是以Pt、Rh、Pd等贵金属为活性催化中心的催化剂造价昂贵，并且对还原剂NH₃有一定的氧化作用，从经济角度看必然会被淘汰；（2）沸石分子筛催化剂，在上世纪90年代逐步取代贵金属型催化剂，其主要是通过离子交换的方式制成金属离子交换的沸石分子筛，这类催化剂的活性温度窗口要求一般达到600℃左右，通常以C₃H₆作为还原剂，但是由于其较高的活性温度区间要求，对工艺设备要求也就相对要求提高，不利于工业应用；（3）金属氧化物催化剂，这是目前研究最多也最新型的催化剂，活性温度窗口略低，其经过不断的改进和发展已成为目前应用最广泛的SCR脱硝催化剂，常规SCR反应温度一般控制在300-400℃之间，最常用的商用SCR催化剂是以锐钛矿型TiO₂为载体，以V₂O₅、V₂O₅-WO₃、V₂O₅-MoO₃或V₂O₅-WO₃-MoO₃等金属氧化物为活性催化成分。

传统选择性催化还原脱硝催化剂不可避免的存在生产成本搞、能耗高、污染大、生产操作难度大等问题，同时反应温度过高，容易导致催化剂中毒失活。因此，探寻在低温条件下通过简单制备出的清洁安全高效的催化剂迫在眉睫，本领域的技术人员一直尝试新的方案，但是效果均不理想。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供了一种低温下选择性催化还原工业烟气中氮氧化物的催化剂及其制备工艺，该技术方案克服现有技术的不足，在较低温度下通过简单的水热合成方法制备出安全无毒的高效脱硝催化剂。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种选择性催化还原低温脱硝催化剂及其制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：步骤1：将高纯凹凸棒土加入到蒸馏水中搅拌形成凹凸棒土悬浮液；

步骤2：将偏钒酸铵和铈的可溶性盐依次加入到凹凸棒土悬浮液中，水浴加热使之充分混合溶解；

步骤3：向混合物中滴加氨水，调节pH值在9-14；

步骤4：将上述混合液移至水热反应釜内进行水热反应；

步骤5：水热反应后抽滤得混合物沉淀，用蒸馏水洗涤至中性

步骤6：将得到的样品进行干燥、研磨，即可得到所需的低温选择性催化还原脱硝催化剂。

作为本发明的一种改进，步骤1所述的高纯凹凸棒土的纯度为质量分数99%，用量为2~6克，蒸馏水用量为10~30毫升。

作为本发明的一种改进，步骤2所述的铈的可溶性盐为六水硝酸铈或六水氯化铈。

作为本发明的一种改进，步骤2所述的水浴加热温度为60~80℃，水浴加热时间为30~60分钟。

作为本发明的一种改进，步骤2所述偏钒酸铵投料量为0.002mol~0.008mol，偏钒酸铵和六水硝酸铈的投料摩尔比为1:1。