[发明专利]一种低温抗硫脱硝催化剂的制备方法

说明书

本发明属于化工技术领域，是一种低温抗硫脱硝催化剂的制备方法，本发明解决了目前低温含有少量SO₂烟道气的脱硝问题，本发明的催化剂是掺杂铁改性TiO₂负载铁锰复合氧化物催化剂，掺杂铁与TiO₂的摩尔比为0.01：1~0.5：1，采用溶胶凝胶法掺入，并在还原气氛中焙烧制得载体，采用浸渍法负载10%（与载体的质量比，下同）的Fe和10%的Mn，所制备的脱硝催化剂比表面积大，热稳定性高，具有较高的脱硝效率和较好的抗硫性，适用于含有一定量SO₂的烟道气中氮氧化物脱除的领域。采用实验室模拟烟气评价显示，当空速为30,000h^‑1，NO 1000ppm和SO₂100ppm的条件下，在160～250℃范围内，NO的脱除率达到75％以上，无SO₂存在时，160～250℃的NO的脱除率可达92％以上。

技术领域：

本发明属于化工技术领域，涉及一种低温抗硫脱硝催化剂的制备方法，具体涉及一种高比表面积和活性组分价态可调的抗硫脱硝催化剂的制备方法。

技术背景：

氮氧化物(NOx)是一种重要的污染物，其排放到大气中会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层变薄和全球气候变暖等一系列环境问题。因此各国政府对废气排放中的NOx提出了严格限定值。我国在2011年后颁布的各行业污染物排放标准中，对NOx的排放限定值降到了500mg/m³，特别地区甚至降到200mg/m³。因此NOx脱除成了各企业污染物控制的首要难题。NO_X的来源主要是化石能源燃烧，且烟道气中NO_X的95％以上都是NO。传统的烟道气脱硝技术是氨选择性催化还原(NH₃-SCR)，以V₂O₅/TiO₂或其改性物质为催化剂，操作温度通常在300-400℃，烟道气中的高灰和二氧化硫容易使催化剂中毒，而除尘和脱硫后的烟道气温度通常较低(约130℃以下)，一些特殊烟道气如焦炉烟道排放温度也要低于250℃。传统催化剂在低温时NO转化率低、氨逃逸高且容易二氧化硫中毒。如何在不改变原有工艺的基础上脱除烟道气中的NOx，尤其是含有一定量硫的低温烟道气中NOx的脱除成为目前环境污染物控制的瓶颈问题。

目前低温高效脱硝催化剂的研究较多，如低温具有活性的催化剂主要为Mn、Fe、Ce、Cu、Co和V等过渡金属和稀土金属的氧化物，且尤其以Mn、Fe和Ce低温活性最高，采用双组分或多组分复合所得催化剂活性通常都要优于单一活性组分的脱硝活性。但在有SO₂存在下，催化剂脱硝活性迅速降低甚至失活。因此研究低温抗硫脱硝催化剂成为NOx环境污染物控制的关键。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述脱硝催化剂现有技术中的不足，提供一种低温抗硫脱硝催化剂的制备方法。其特征在于该催化剂具有高比表面积和活性组分价态可调，从而保证在一定SO₂存在下具有较高的低温脱硝活性。

本发明的催化剂的制备包括以下步骤：采用溶胶凝胶法制成铁钛复合有机凝胶；铁钛复合有机凝胶经陈化、干燥和还原气氛焙烧获得具有高比表面积和合适孔隙的催化剂载体；采用浸渍法负载活性组分，陈化并在空气气氛中焙烧得到本发明的低温抗硫脱硝催化剂。

铁钛复合有机凝胶的制备方法：将钛酸丁酯和无水乙醇按体积比为1:10～1:1混合制备A液，将冰醋酸与钛酸丁酯体积比1:1～1:5的冰醋酸与A液中等量乙醇配成B液，用20ml去离子水溶解按照铁钛摩尔比为0.5:1～0.01:1加入的铁盐，将所得盐溶液倒入B液中混合。将A液缓慢均匀滴入B液中，于50～80℃水浴加热，搅拌回流，当A液全部加入以后去掉回流装置，蒸发水分，制成铁钛复合有机凝胶。

铁钛复合有机凝胶的陈化、真空干燥和还原气氛中焙烧：将铁钛复合有机凝胶在室温下陈放4～20小时，然后放入干燥箱中，于80～130℃干燥4～12小时，获得干胶，将干胶还原气氛烧结炉中300-800℃恒温2-10小时，制得催化剂载体。