[发明专利]活性焦负载稀土的脱硝催化剂的制备装置和方法

说明书

本发明涉及一种活性焦负载稀土的脱硝催化剂的制备装置和方法，所述装置包括：气体控制系统、水蒸气发生系统、反应系统以及密封系统。本发明的活性焦负载稀土的脱硝催化剂的制备装置，利用水蒸气与活性炭气化反应，促进生成大量气孔的同时，将金属元素均匀负载在气孔壁表面；此过程可实现负载催化剂和气化反应同时进行；通过控制反应时间、反应温度、金属盐的水溶液浓度及水蒸气流量控制金属负载量；不仅工艺简单、成本较低，而且制备的活性炭材料能够用于烧结烟气脱硝处理。

技术领域

本发明涉及一种活性焦负载稀土的脱硝催化剂的制备装置和方法。

背景技术

随着中国经济的快速发展，汽车尾气和燃煤烟气过量排出的氮氧化物给大气带来了很大的污染，而且氮氧化物浓度逐年递增。NO在阳光照射下可以产生化学烟雾，对人的呼吸下系统带来了很大的威胁；同时可以破坏大气层和间接形成酸雨。烟气脱硝是把NO_X还原为N₂的过程，主要有催化还原法、酸吸收法、碱吸收法、吸附法、离子体活化法等。众多工艺方法中，催化还原是目前烟气脱硝最行之有效的工艺路线。

现有技术中公开了一种用以氨气为还原剂的脱硝催化剂，此催化剂主要组成是：钼和铁/ZSM-5分子筛。此催化剂在空速为60000h^-1～80000h^-1，温度为400℃等条件下氮氧化物的脱除率达到96％以上，经过50h后催化剂不失活，但其在400℃以下活性较低。中国专利CN101642715A公开了一种焦磷酸铈催化剂，虽然在350℃以上的脱硝效率较高，但在350℃以下的催化活性比较差。

活性半焦作为低温干法烟气脱硝催化剂的理想载体，如CN1475305A中，采用等体积浸渍法将V₂O₅负载于成型半焦上，并将催化剂装填于固定床反应器中，脱硝温度在150～250℃间，空速500～5000h^-1。V₂O₅/AC催化剂受烟气中脱硫产物的影响脱硝效率降低明显，不适宜工业化应用。

活性焦等多孔材料负载催化剂的方法一般是水浸法，即将多孔材料在含催化剂成分的水溶液中浸泡一定时间，使催化成分附着于孔隙表面。中国专利CN106179329A中，将活性半焦浸入可溶性锰盐、稀土元素的可溶性盐的混合溶液中，进行水热法反应合成，提高各活性组分在载体表面的分散度，在低温下取得较好的脱硝性能。中国专利CN106311245A以褐煤半焦为载体，负载碱性物质和金属氧化物为活性组分进行改性，采用超声波等量浸渍，制得改性褐煤半焦基催化剂，所得催化剂具有低温催化活性。中国专利CN107138132A通过超声波辅助浸渍由金属盐类作为的活性组分前驱体，在N₂气氛下进行褐煤的热解和水蒸气气化，制备半焦载体和进行活性组分的重新分布，以直接获得半焦负载多元纳米金属氧化物。因此，研究一种高效且工艺简单、成本较低的脱硝催化剂势在必行。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种活性焦负载稀土的脱硝催化剂的制备装置。

本发明的一种活性焦负载稀土的脱硝催化剂的制备装置，包括：气体控制系统、水蒸气发生系统、反应系统以及密封系统；所述密封系统用于使所述反应系统和所述水蒸气发生系统与外界隔绝；所述反应系统包括加热炉、反应器和多孔板，所述反应器位于所述加热炉的内部；所述反应器的内部设置有吊篮，用于放置活性炭试样；所述多孔板设置于石英管反应器的中部或下部，所述活性炭试样悬挂于靠近所述测温热电偶的工作端；所述水蒸气发生系统包括金属无机盐水溶液装置、导管和蠕动泵；所述金属无机盐水溶液装置通过所述导管与所述反应器的下端连通，所述蠕动泵用于精确控制通过所述导管进入所述反应器的金属无机盐水溶液流量；所述气体控制系统包括N₂发生器和气体流量计；所述N₂发生器通过进气管与所述反应器的下端连接。