[发明专利]一种适用于燃气锅炉烟气脱硝的铈基高温蜂窝式催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及脱销催化剂领域，特别涉及一种适用于燃气锅炉烟气脱硝的铈基高温蜂窝式催化剂及其制备方法。

背景技术

随着以煤炭为主要能源结构所带来的环境问题日益严峻，使得天然气能源所占比例逐年增加，与此同时，以天然气为能源所带来的尾气净化问题需要亟待解决。燃气能源所排放的污染物主要有NO_x，CO₂，SO₂等。此外，污染物中含有大量的水蒸气，再加上燃气尾气脱硝温度主要在450～600℃之间，使得开发一种抗水性能好、高转化效率的高温脱硝催化剂十分重要。

目前国际上通常采用NH₃～SCR(氨法选择性催化还原)技术来脱除尾气中的NO_x。以V₂O₅～WO₃/TiO₂(以下简称VWTi)催化剂为主的脱硝催化剂在燃煤电厂中得到广泛的应用，VWTi催化剂的温度活性窗口(脱硝效率80％以上)在250～400℃之间，与电厂的尾气温度十分相恰，且具有良好的抗硫性能。但在燃气电厂中，VWTi催化剂在使用上具有很多的局限性：一方面在更高的温度下，V₂O₅在高温下极易挥发，不仅使催化剂的活性降低，还会使挥发出的毒性物质V₂O₅损害人类和环境；另一方面VWTi催化剂在高温下脱硝效果不佳，同时还会产生N₂O等二次污染物等问题。目前的国内外研究技术中，低过渡金属负载在分子筛催化剂中具有较好的高温脱硝性能，但由于分子筛的造价较贵，且水热稳定性欠佳等方面使得分子筛催化剂并没有在工业上得到很好的利用。

以铈基为催化剂的活性主体的催化剂大都应用在中温区间(250～450℃)，原因是铈基催化剂在高温下具有较强的氧化性能，对气氛中的氨气具有较强的氧化能力，使高温条件下副产物NO₂和N₂O的生成量增加，造成脱硝效率急剧下降[Appl.Catal.B,2016,180:766～774.]。在目前天然气尾气净化催化剂的载体大都采用分子筛作为催化剂的主体，这使得催化剂的制备工艺较为复杂，且成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明在现有工艺的基础上改进配方，提供了一种蜂窝高温脱硝催化剂的制备工艺，使制作出的脱硝催化剂能够适应燃气电厂等以天然气为能源的工业装置的尾气特点：尾气温度窗口、含水量大。制备的催化剂以90％的脱硝效率去除氮氧化物，副产物较少，且蜂窝脱硝催化剂的成本极低。

本发明是这样实现的：

一种适用于燃气锅炉烟气脱硝的铈基高温蜂窝式催化剂，该催化剂的活性助剂为氧化钨和氧化铈，该催化剂以钛白粉混合二氧化硅粉为载体。

优选地，该催化剂各组分含量如下：

钛白粉占催化剂整体的质量分数为85％～95％；

二氧化硅粉占催化剂整体的质量分数为3％～8％；

氧化钨与氧化铈的总和占催化剂整体的质量分数为2％～12％。

一种制备上述适用于燃气锅炉烟气脱硝的铈基高温蜂窝式催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)混料

将醋酸铈配成浓度为0.1％～3％的醋酸铈溶液待用，仲钨酸铵配成浓度为1％～5％的仲钨酸铵溶液待用；将钛白粉与二氧化硅粉混合后，再加入助剂混合均匀，而后将配置的醋酸铈和仲钨酸铵溶液倒入，同时加入羟丙基甲基纤维素和聚环氧乙烷作为粘结剂进行捏合，再混合，即制得混合均匀的泥料；

2)陈腐

将步骤1)中混合均匀的泥料密封放置在阴凉处陈腐12h～48h；陈腐的目的是为了除去泥料中部分水分；

3)挤出成型

将陈腐后的泥料进行挤出成型；可以将泥料装入挤出机进行挤出成型，首先通过细筛网过滤掉大颗粒，将过滤后的泥料再通过成型机的模具挤出成型；

4)干燥

采用二级干燥技术对挤出成型后的泥料进行干燥；所述的二级干燥技术的参数为：一级干燥采用程序性升温～降湿法，升温速率为0.05℃/h～1℃/h，最高干燥温度为50℃～80℃；二级干燥采用恒温干燥，干燥温度为为40℃～100℃，干燥时间为1h～48h；其中一级干燥主要为了降低催化剂产品的湿度并增加半成品强度，二级干燥主要使催化剂均匀干燥，便于烧结；

5)焙烧

将干燥后的蜂窝状胚体在500℃～700℃煅烧3h～24h，而后随炉冷却至室温。