[发明专利]一种脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和应用。本发明脱硝催化剂，按重量份数计，包括5～35份钒酸盐活性组分，60～90份二氧化钛载体，1～1.5份分散剂，3～5份增强剂，其中钒酸盐活性组分为钒酸铁、钒酸锰、钒酸铈、钒酸锆、钒酸铜、钒酸钼或钒酸镧；其中增强剂为蒙脱石、高岭土或玻璃纤维；其中分散剂为十二烷基苯磺酸钠、PVP、聚乙二醇－4000、CTBA或PTFE。本发明脱硝催化剂具有均匀分散性，小颗粒性及乳液胶体的稳定性，与滤芯材质具有很好的兼容性。将本发明脱硝催化剂植入到滤芯或虑布内，能够得到中低温脱硝除尘一体化产品。

技术领域

本发明属于烟气脱硝工业领域，具体涉及一种脱硝催化剂，及其制备方法及在脱硝催化剂在脱硝工艺中的应用。

背景技术

燃烧烟气污染的控制是我国能源与环境领域的战略要点。当前烟气脱硝除尘净化技术主要分别在脱硝单元和除尘单元完成：脱硝过程主要包括基于V-W-Ti催化体系的选择性催化还原(SCR)以及选择性非催化还原技术(SNCR)；除尘过程则包括湿法除尘、电除尘、过滤除尘等多种工艺技术。脱硝与除尘单元的独立运行不仅增加占地空间，还显著提升设备投资和运行成本。因此，如何将烟气脱硝除尘一体化，缩短工艺流程，降低工艺成本，是当前烟气脱硝除尘净化领域发展的一个重要方向。目前有研究采用溶胶—凝胶法、浸渍法、离心涂覆法等方法将V基SCR脱硝催化剂与管状陶瓷过滤器复合，并研究该催化陶瓷过滤器的脱硝和除尘一体化性能，结果表明在工业气速和可控氨逃逸条件下，NO脱硝转化率可达到80％以上。

现有技术的SCR脱硝系统中，催化剂其工艺的核心，其在中高温(350～400℃)对NOx具有良好的净化效率。由于此类催化剂反应温度较高，净化过程中易使催化剂中毒，且投资和运行费用较高。

发明内容

为了解决现有技术问题的不足，本发明提供了一种能够在低温下实现高效脱硝的脱硝催化剂，本发明脱硝催化剂，具有小颗粒性，较好的稳定性，能够与滤芯、滤布材质具有很好的兼容性。

本发明脱硝催化剂按重量份数计，包括如下组分，5～35份钒酸盐活性组分，60～90份二氧化钛载体，1～1.5份分散剂，3～5份增强剂。其中钒酸盐活性组分为钒酸铁、钒酸锰、钒酸铈、钒酸锆、钒酸铜、钒酸钼或钒酸镧；其中增强剂为蒙脱石、高岭土或玻璃纤维；其中分散剂为十二烷基苯磺酸钠、PVP、聚乙二醇－4000、CTBA或PTFE。本发明之所以采用金属钒酸盐，由于其独特的结构和双金属间相互作用，使其具有较好的中低温脱硝催化剂活性和稳定性。故本发明以钒酸盐作为活性组分。

本发明的目的还提供了一种脱硝催化剂的制备方法，包括如下制备步骤：采用金属盐水解法，将钒酸盐和金属盐复合物溶解，调节pH值后水热反应得到钒酸盐活性组分；然后通过钛盐水解法制备二氧化钛载体；最后将钒酸盐活性组分和二氧化钛载体混合，添加分散剂和增强剂，制备得到脱硝催化剂。

具体的，制备过程如下：

1)制备钒酸盐活性组分：有机盐水解法，将乙酰丙酮氧钒与金属有机盐溶解于含20wt％丙醇的水溶液中或无机盐水解法，将钒酸钠与无机金属盐溶解于水中，后用1wt％氢氧化钠调节溶液pH至9～12，后在180℃～220℃水热12～18h，过滤洗涤，120℃干燥6h，再450℃焙烧5h，获得钒酸盐纳米粉末，即为钒酸盐活性组分。

2)制备二氧化钛载体：以金属有机钛盐为前体，溶解于含20wt％乙醇的水溶液中或以金属无机钛盐为前体，溶解于含1％硫酸的水中，再用氨水调节溶液pH至9.5～10，生成偏钛酸前体沉淀，水洗脱除水解产生的醇或盐，再450℃焙烧5h，获得二氧化钛纳米粉末，即二氧化钛载体。

3)混合上述制备的钒酸盐活性组分和二氧化钛载体，加入增强剂和分散剂制备得到脱硝催化剂。

所述增强剂和分散剂亦可于制备活性组分或钛盐水解过程中添加，分散剂在钛盐水解过程中添加，可以调控生成的二氧化钛粒子的颗粒度，在活性组分与二氧化钛混合后添加，可以促进二氧化钛在脱硝催化剂乳液中的分散。