堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體式低溫脫硝催化劑及其制備方法技術(shù)

堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體式低溫脫硝催化劑及其制備方法，其屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑是由基體堇青石蜂窩陶瓷（CC），載體TiO2和活性組分三部分構(gòu)成，活性組分包括V2O5、Sb2O3、CeO3和WO3。催化劑的制備方法包括基體堇青石蜂窩陶瓷預(yù)處理，催化劑載體TiO2的選擇和催化劑活性組分浸漬液的配制，浸漬順序和操作，浸漬后物料的處理，堇青石蜂窩陶瓷涂覆漿料制備，涂覆操作及干燥、焙燒等步驟。該催化劑低溫活性好，能夠在?130?250℃溫度范圍保持良好的氮氧化物脫除率和抗水抗硫性能。該催化劑可以安裝在燃煤鍋爐除塵器之后，克服現(xiàn)有煙氣脫硝技術(shù)的缺欠，也可應(yīng)用于工業(yè)窯爐等煙氣脫硝。當(dāng)然也具備整體式蜂窩陶瓷催化劑的優(yōu)點(diǎn)。

Monolithic Low Temperature denitration catalyst based on cordierite honeycomb ceramic substrate and preparation method thereof

The invention relates to an integral low temperature denitration catalyst based on cordierite honeycomb ceramic and a preparation method thereof, belonging to the technical field of catalysts. The catalyst is composed of three parts: cordierite matrix honeycomb ceramic (CC), carrier TiO2 and active component, and the active components include V2O5, Sb2O3, CeO3 and WO3. The preparation method of the catalyst comprises a substrate pretreated cordierite honeycomb ceramics, catalyst selection and preparation of catalyst carrier of TiO2 impregnation solution, impregnation sequence and operation, handling of materials after impregnation, cordierite honeycomb ceramic coating slurry preparation, coating and drying and calcination. The catalyst has good low-temperature activity, can maintain good nitrogen oxide removal rate and anti water performance of sulfur in the temperature range of 250 130. The catalyst can be installed in coal-fired boiler precipitator, flue gas denitration technology to overcome the existing shortcomings, but also can be applied to the industrial kiln flue gas denitrification. Of course, it also has the advantages of monolithic honeycomb ceramic catalysts.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體式低溫脫硝催化劑及其制備方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體式低溫脫硝催化劑及其制備方法，其屬于催化劑
這種催化劑可以在較低溫度下，用于燃煤鍋爐煙氣和多數(shù)工業(yè)窯爐煙氣脫除氮氧化物，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
技術(shù)介紹
氮氧化物（NOx）包括NO、NO2、N2O等是主要的大氣污染物。大氣中的氮氧化物可以引起酸雨、光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)及臭氧層的破壞。還危害人類(lèi)的健康，引發(fā)如支氣管炎、肺炎等疾病。大氣中63%的NOx來(lái)自工業(yè)污染和交通污染，是自然發(fā)生源的2倍，其中電力工業(yè)和汽車(chē)尾氣的排放各占40%，其他工業(yè)污染源占20%。減少NOx排放有2種方法，它們是燃燒過(guò)程控制和燃燒后煙氣脫硝。現(xiàn)階段主要通過(guò)控制燃燒過(guò)程N(yùn)Ox的生成，使用各類(lèi)低氮燃燒器來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著國(guó)家對(duì)大氣染污物排放控制更加嚴(yán)格，煙氣脫硝技術(shù)也更加引起人們注意，有些技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用。選擇性催化還原（SCR,selectivecatalyticreduction）是在催化劑作用下，通過(guò)還原劑（NH3）將氮氧化物還原成氮?dú)猓贜H3/NOx的摩爾比為1時(shí)，NOx的脫除率可達(dá)90%，從而達(dá)到煙氣脫硝的目的。利用氨氣作為還原劑的SCＲ技術(shù)是目前工業(yè)應(yīng)用最廣的固定源煙氣脫硝方法。催化劑是SCR技術(shù)的核心。根據(jù)不同的催化劑所適用的反應(yīng)溫度,SCR工藝分成高溫、中溫和低溫三類(lèi)。中溫SCR脫硝催化劑的適用溫度為300℃～400℃,是目前工業(yè)應(yīng)用的SCR技術(shù)。所使用的催化劑是以TiO2為載體，以V2O5為主要活性組分，WO3或MoO3為助催化劑的釩鈦體系，即V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2。在固定源煙氣脫硝技術(shù)中多采用整體式催化劑，催化劑多采用擠壓法成型。受使用溫度的限制，中溫SCＲ脫硝系統(tǒng)通常布置在鍋爐的省煤器和空氣預(yù)熱器之間。由于此處煙氣粉塵和重金屬濃度較高，催化劑容易被磨損、被堵塞和中毒而失活，縮短了催化劑的使用壽命。如果將SCR脫硝系統(tǒng)布置在除塵器和脫硫器之后，就可以克服以上弊病。但此時(shí)煙氣溫度已經(jīng)降至200℃以下，中溫SCＲ脫硝催化劑（V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2）已經(jīng)不適用，如使用此催化劑則需大幅度提高煙氣溫度，消耗大量能量。因此，研究開(kāi)發(fā)相適應(yīng)的整體式低溫SCR脫硝催化劑具有迫切的需要。另外，一些諸如水泥窯爐等工業(yè)窯爐也大量排放氮氧化物，但煙氣溫度較低，中溫SCＲ脫硝催化劑也不適用。在專(zhuān)利2012101982982中記載了一種低溫SCR脫硝催化劑，但其在150℃時(shí)，其脫硝的效率都低于50%；其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高溫催化劑的催化效率。綜上所述，研制開(kāi)發(fā)整體式低溫SCＲ脫硝催化劑具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)出一種新型整體式低溫NH3-SCR煙氣脫硝催化劑，并提供制備該催化劑的完整方法。采用本專(zhuān)利技術(shù)的催化劑可以在較低的低溫條件下，（150-250℃）脫除燃煤鍋爐的煙氣中氮氧化物，也可用于一些工業(yè)窯爐的煙氣脫硝。這種新型整體式低溫SCR脫硝催化劑的制備方法（以下所述內(nèi)容中，各活性組分都是按重量份計(jì)），其特征在于以下內(nèi)容和步驟：（1）催化劑基體堇青石蜂窩陶瓷的預(yù)處理：蜂窩狀堇青石表面比較光滑，比表面積很小（＜１ｍ２／ｇ），催化劑活性組分難以牢固地、均勻地分散在其表面，需要在蜂窩狀堇青石表面涂敷比表面積較大的涂層作為活性組分的載體。為增加涂覆層的牢固度和涂覆量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的鹽酸為預(yù)處理劑，在80-90℃、處理時(shí)間2-3ｈ，增大了蜂窩狀堇青石的比表面積和表面粗糙度，同時(shí)還保持蜂窩狀狀堇青石的機(jī)械強(qiáng)度。酸處理后要水洗至中性，干燥稱(chēng)量備用。（2）載體TiO2選擇：對(duì)于載體TiO2，要求選擇一種用硫酸法生產(chǎn)的，銳鈦礦型的二氧化鈦納米粉作為催化劑的載體。經(jīng)干燥處理后稱(chēng)取一定量載體TiO2，（3）浸漬液的制備：依據(jù)TiO2重量與活性組分重量的比例：TiO270-85份，WO31-15份，V2O51-10份，Sb2O31-5份，CeO20-10份，計(jì)算出各種活性組分的前驅(qū)物-偏釩酸銨、偏鎢酸銨、六水硝酸鈰和三氯化銻的用量及TiO2的用量；將偏釩酸銨、偏鎢酸銨、六水硝酸鈰溶于水中，三氯化銻溶于無(wú)水乙醇中，二者混合后制成浸漬液，浸漬液的重量是TiO2重量的1.5-2倍；（4）浸漬操作:將在步驟（3）稱(chēng)得的載體TiO2粉放入步驟（3）得到的含偏釩酸銨、偏鎢酸銨、三氯化銻和硝酸鈰的溶液中，攪拌下浸漬30分鐘，加熱到80℃左右，蒸發(fā)除去大部水分。110℃干燥5-10小時(shí)，500℃焙燒3-5小時(shí)。物料冷卻后研磨至200目。（5）堇青石蜂窩陶瓷涂覆漿液的制備：將步驟（4）制得的擔(dān)載了活性組分的TiO2和擬水薄鋁石加入到蒸餾水中配制成漿液，用硝酸調(diào)節(jié)漿液pH，攪拌均勻后，將漿液加入到球磨機(jī)中球磨2h，得到所需的涂覆漿液，固含量20-25%左右。（5）涂覆操作：將步驟（1）預(yù)處理后的堇青石蜂窩陶瓷浸漬于步驟（5）制備的涂覆漿液中約30分鐘，取出后吹去多余漿液，50℃干燥5小時(shí)，100℃干燥4小時(shí)，再經(jīng)550℃焙燒5小時(shí)；重復(fù)三次浸漬-干燥-焙燒操作，制得整體式低溫脫硝催化劑，V2O5-Sb2O3-CeO3-WO3/TiO2/CC。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為該催化劑是由基體堇青石蜂窩陶瓷（CC），載體TiO2和活性組分三部分構(gòu)成，活性組分包括V2O5、Sb2O3、CeO3和WO3。為了增加涂覆層的牢固度，本專(zhuān)利技術(shù)采用酸處理堇青石蜂窩陶瓷，增大其表面積和表面粗糙度；用擬水薄鋁石做粘合劑雙重措施達(dá)到這樣的目的。催化劑的制備方法包括基體堇青石蜂窩陶瓷預(yù)處理，催化劑載體TiO2的選擇和催化劑活性組分浸漬液的配制，浸漬順序和操作，浸漬后物料的處理，堇青石蜂窩陶瓷涂覆漿料制備，涂覆操作及干燥、焙燒等步驟。制得的催化劑為V2O5-Sb2O3-CeO3-WO3/TiO2/CC。該類(lèi)催化劑在低溫130度時(shí)，脫硝效率達(dá)到87.5%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了現(xiàn)有技術(shù)中脫硝效率不到50%的現(xiàn)狀。催化劑低溫活性好，能夠在130-250℃溫度范圍保持良好的氮氧化物脫除率和抗水抗硫性能。由于該催化劑在130-250℃之間的高活性和抗毒性，該種催化劑可以安裝在燃煤鍋爐除塵器之后，克服現(xiàn)有煙氣脫硝技術(shù)的缺欠，也可應(yīng)用于工業(yè)窯爐等煙氣脫硝。具體實(shí)施方式下面以實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行完整的，清晰的闡述。當(dāng)然，這里只能列出本專(zhuān)利技術(shù)的部分實(shí)施例，而非全部。基于本專(zhuān)利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做的其它調(diào)整和變動(dòng)，都應(yīng)該屬于本專(zhuān)利技術(shù)保護(hù)范圍。實(shí)施例中的試劑，載體納米TiO2粉購(gòu)自南京海泰納米材料有限公司，其余的均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實(shí)施例1（1）堇青石蜂窩陶瓷預(yù)處理：取體積為30×30×100（毫米）的堇青石蜂窩陶瓷材料，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的鹽酸溶液中，在80℃溫度下、處理2小時(shí)。酸洗后要水洗至中性，干燥后稱(chēng)重備用。（2）活性組分浸漬液配制：稱(chēng)取偏釩酸銨6.43克,放入200毫升燒杯中，加入120毫升去離子水，加熱至80℃，加入2.34克乙二胺，攪拌使其完全溶解；加入偏鎢酸銨（WO3含量：91%）11克和六水硝酸鈰25.22克，攪拌均勻；稱(chēng)取三氯化銻3.13克，溶解在10毫升的無(wú)水乙醇中，然后倒入前面制備的混合溶液中，制成活性組分浸漬液。（3）浸漬、干燥、焙燒：稱(chēng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體式低溫脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：該催化劑是由基體堇青石蜂窩陶瓷，載體TiO

【技術(shù)特征摘要】
1.堇青石蜂窩陶瓷為基體的整體式低溫脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：該催化劑是由基體堇青石蜂窩陶瓷，載體TiO2和活性組分組成，活性組分包括V2O5、Sb2O3、CeO3和WO3；（1）催化劑基體堇青石蜂窩陶瓷的預(yù)處理：堇青石以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的鹽酸為預(yù)處理劑，在80-90℃、處理時(shí)間2-3h，酸處理后水洗至中性，干燥備用；（2）載體TiO2選擇：所述載體TiO2選用硫酸法生產(chǎn)的銳鈦礦型的二氧化鈦納米粉；（3）浸漬液的制備：依據(jù)TiO2重量與活性組分重量的比例：TiO270-85份，WO31-15份，V2O51-10份，Sb2O31-5份，CeO20-10份，計(jì)算出各種活性組分的前驅(qū)物-偏釩酸銨、偏鎢酸銨、六水硝酸鈰和三氯化銻的用量及TiO2的用量；將偏釩酸銨、偏鎢酸銨、六水硝酸鈰溶于水中，三氯化銻溶于無(wú)水乙醇中，二者混合后制成浸漬液，浸漬液的重量是TiO2重量的1.5-2倍；（4）浸漬、干燥、焙燒:將在步驟（3）中稱(chēng)得的載體TiO2粉放入步驟（3）得到的含有偏釩酸銨、偏鎢酸銨、三氯化銻和硝酸鈰的浸漬液中，攪拌下浸漬30分鐘，加熱到80-100℃，蒸發(fā)除去多余水分；110℃干燥5-10小時(shí)，500℃焙燒3...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周煥文，唐恒然，高積勤，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：大連瑞克科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21