SCR催化劑粉體及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種SCR催化劑粉體及其制備方法和應用，該催化劑以作為鎢源前驅體的磷酸鎢、作為釩源前驅體的乙酰丙酮氧釩，以及作為載體的TiO2和/或MoO3為原料，其中，催化劑粉體中的含釩量不低于2wt％。該催化劑粉體可以在保持二噁英氧化降解和SCR反應的同時具有較高活性，且具有寬的活性溫度窗口，溫度跨度可達170?550℃。

SCR catalyst powders and their preparation methods and Applications

The invention discloses a SCR catalyst powder and its preparation method and application. The catalyst takes tungsten phosphate as a precursor of tungsten source, vanadium acetonate as a precursor of vanadium source, and titanium dioxide and/or MoO 3 as carriers as raw materials. The vanadium content in the catalyst powder is less than 2 wt%. The catalyst powders have high activity while maintaining the oxidation degradation of dioxins and SCR reaction, and have a wide active temperature window. The temperature span can reach 170 550 C.

【技術實現步驟摘要】
SCR催化劑粉體及其制備方法和應用
本專利技術涉及環保領域，具體涉及一種SCR催化劑粉體及其制備方法和應用。
技術介紹
公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。垃圾焚燒、鋼鐵燒結、建材爐窯等煙氣中含有大量的氮氧化物(NOx)和含氯揮發性有機物(CVOCs,ChlorideVolatileOrganicCompounds)等污染物。氮氧化物(NOx)是全球大氣污染主要污染物之一，引起光化學煙霧、酸雨、臭氧層破壞等環境問題，嚴重影響人們的生存環境和生活質量，對環境和社會造成巨大損害，針對固定源燃燒排放，各國制定了日益嚴格的排放標準。含氯可揮發性有機化合物是目前環境催化領域研究的重點，而氯苯、二噁英是一類毒性很強的CVOCs，不僅嚴重污染環境并且對人體有致癌作用，其主要來源于垃圾焚燒、鋼鐵燒結、有色冶煉和建材生產等行業。隨著環保政策的逐步落實，將有更多垃圾焚燒企業需要建設煙氣排放控制工程。然而，現有成熟的煙氣排放控制技術大多應用于燃煤電廠，其煙氣排放特征與垃圾焚燒煙氣差異很大，現有技術難以直接應用。目前，選擇性催化還原(SeIectiveCatalyticReduction，SCR)技術是燃煤電廠應用最為廣泛的脫硝技術，它的原理是在適當溫度條件下，還原劑在催化劑作用下把NOx僅轉化為N2和H2O。還原劑可以是碳氫化合物(如甲烷、丙烯等)、氨、尿素等，工業應用中，主要使用的還原劑為氨(NH3)，由于技術成熟且脫硝效率較高，NH3-SCR技術已經成為各國燃煤火電廠脫硝的主流技術。目前傳統的釩鎢鈦體系的SCR催化劑通常采用TiO2作為載體，V2O5作為活性成分(釩的含量一般不超過1wt％)，并以WO3(三氧化鎢)或MoO3(三氧化鉬)作為助催化劑，該種催化劑具有較高活性和抗SO2特性，多用于電廠(比如V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2是應用廣泛的商業SCR催化劑)，專利技術人發現這類催化劑的反應工作溫度為300-400℃，溫度范圍特別窄，而一般垃圾焚燒爐、鋼鐵燒結等排放煙氣溫度較低(<300℃)，傳統高溫脫硝催化劑不適合排放狀況復雜的垃圾焚燒煙氣。當煙氣溫度接近催化劑最佳反應溫度時，反應速率較高，否則，實現相同脫硝效率所需的催化劑量要增大，催化劑量的增大必然增加SCR脫硝成本。與此同時，傳統的SCR催化劑往往在脫硝的同時并不能脫除CVOCs的功能。此外，專利技術人還發現已有的低溫脫硝催化劑往往僅是在不改變傳統釩鎢鈦體系的前提下對制備工藝的探索，其對脫硝效率的提升改進有限，若想實現在催化劑表面進行SCR脫硝的同時進行CVOCs氧化，則仍然需要對催化劑的組成和性能進行進一步地探究。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能夠實現高效協同脫除氮氧化物(NOx)和含氯揮發性有機物(比如氯苯、二噁英)，同時又具有較寬工作溫度的SCR催化劑粉體及其制備方法和應用。本專利技術的SCR催化劑粉體采用磷酸鎢作為鎢的前驅體，同時使用乙酰丙酮氧釩作為釩的前驅體，并且本專利技術的SCR催化劑中釩的含量高于2wt％。本專利技術的SCR催化劑可以在保持含氯揮發性有機物(比如氯苯、二噁英)氧化降解和SCR反應的同時具有較高活性，且具有寬的活性溫度窗口，本專利技術的催化劑在170-550℃的工作范圍內均具有較高的催化活性、反應速率較高，有效地減少了催化劑的用量，極大地降低了成本。具體地，本專利技術的技術方案如下所示：在本專利技術的第一方面，本專利技術提供了一種SCR催化劑粉體，其以作為鎢源前驅體的磷鎢酸、作為釩源前驅體的乙酰丙酮氧釩，以及作為載體的二氧化鈦，以及，和/或三氧化鉬為原料，其中，催化劑粉體中的含釩量不低于2wt％。本專利技術所述SCR催化劑粉體的粒度為40-80目。優選地，催化劑粉體中的含釩量為2-5wt％，優選為4-5wt％，更優選為4.5wt％。專利技術人發現釩作為催化劑中的主要活性成分，其含量在中高溫催化劑中一般控制為1％左右，其原因在于高釩條件下，SCR反應中NH3氧化劇烈，會促進大量副反應發生從而影響反應效率；中低溫SCR技術主要依賴催化劑的氧化還原性，雖然適當提高釩含量可以增加氧化效率。然而，通常情況下傳統釩鎢鈦催化劑的釩含量低于1％，一方面較低的釩含量易于成型，另一方面是在傳統的釩鎢鈦催化劑體系中高釩條件(高于1wt％)容易出現催化劑N2選擇性下降，氨氧化現象明顯，從而導致反應活性下降。在本專利技術中，專利技術人通過使用磷鎢酸作為鎢源前驅體、同時使用乙酰丙酮氧釩作為釩源前驅體避免了上述問題的發生，使催化劑可以實現在不低于2wt％的高釩條件下的穩定成型，并且可以有效避免催化劑因為氧化還原性提升造成的N2選擇性的下降。磷鎢酸、三氧化鉬均可提高催化劑的穩定性，并且，在本專利技術的催化劑體系中，磷鎢酸的使用能夠促進CVOCs中C-Cl鍵的打開，從而加速CVOCs的分解，所以在保證SCR反應活性的同時大幅提升對CVOCs的氧化效率。此外，三氧化鉬在本專利技術催化劑體系中的加入能夠增強催化劑表面的酸性，進一步增強本專利技術催化劑CVOCs氧化效率的同時保障脫硝效率。載體主要起到支撐、分散、穩定催化活性物質的作用，同時TiO2本身也有微弱的催化能力。選用TiO2作為SCR催化劑的載體，與其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)載體相比，TiO2抑制SO2氧化的能力強，能很好的分散表面的釩。優選地，本專利技術所述催化劑粉體中磷鎢酸或磷鎢酸和三氧化鉬的含量為3-9wt％。優選地，所述催化劑粉體中磷鎢酸的含量為3-4wt％，優選為4wt％；優選地，所述催化劑粉體中三氧化鉬的含量為4-5wt％。在一個較為優選地實施方式中，本專利技術所述的SCR催化劑粉體中，各原料的含量為：磷酸鎢(或磷酸鎢與三氧化鉬總和)的量為3-9wt％、乙酰丙酮氧釩的量以釩計為不低于2wt％，其余為載體。在一個較為優選地實施方式中，本專利技術所述的SCR催化劑粉體中，各原料的含量為：磷酸鎢與三氧化鉬的量為3-9wt％，(其中，磷鎢酸的含量為3-4wt％，三氧化鉬的含量為4-5wt％)，乙酰丙酮氧釩的量以釩計為不低于2wt％，其余為載體；在一個較為優選地實施方式中，本專利技術所述的SCR催化劑粉體中，各原料的含量為：磷鎢酸的含量為4wt％，三氧化鉬的含量為5wt％，乙酰丙酮氧釩的量以釩計為4.5wt％，其余為載體。在本專利技術的第二方面，本專利技術提供了一種制備上述SCR催化劑粉體的方法，其包括將原料混合后，通過球磨與熱處理工藝制備。優選地，所述球磨包括將原料初步混合后，然后加入球磨罐中進行球磨，球磨30-120min，轉速20-80轉/min。優選地，所述球磨時間為50-100min，優選50min，轉速50-70轉/min，優選60轉/min。優選地，所述熱處理工藝包括將球磨后的混合物干燥并在空氣氛中焙燒。優選地，所述干燥溫度為100-120℃，干燥時間為5-9h。優選地，所述焙燒包括將溫度保持在400-550℃焙燒2-6h。優選地，所述焙燒在馬弗爐中進行，包括以2-10℃/min的升溫速度從室溫升溫至400-550℃后焙燒2-6h。優選地，所述焙燒中的升溫分段進行，包括先由室溫升溫至90-100℃，表述為低溫段；然本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種SCR催化劑粉體，其以磷鎢酸、乙酰丙酮氧釩、二氧化鈦和/或三氧化鉬為原料，其中，催化劑粉體中的含釩量不低于2wt％。

【技術特征摘要】
1.一種SCR催化劑粉體，其以磷鎢酸、乙酰丙酮氧釩、二氧化鈦和/或三氧化鉬為原料，其中，催化劑粉體中的含釩量不低于2wt％。2.根據權利要求1所述的催化劑粉體，其特征在于，所述催化劑粉體中的含釩量為2-5wt％，優選為4-5wt％。3.根據權利要求1所述的催化劑粉體，其特征在于，所述催化劑粉體中的含釩量為4.5wt％。4.根據權利要求1至3中任一項所述的催化劑粉體，其特征在于，所述催化劑粉體中磷鎢酸和/或三氧化鉬的含量為3-9wt％。5.根據權利要求1至3中任一項所述的催化劑粉體，其特征在于，所述催化劑粉體中磷鎢酸的含量為3-4wt％，優選為4wt％；優選地，所述催化劑粉體中三氧化鉬的含量為4-5wt％。6.一種制備權利要求1至5中任一項所述的SCR催化劑粉體的方法，其包括將原料混合后，通過球磨與熱處理工藝制備得到。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述球磨包括將原料初步混合，然后加入球磨罐中進行球磨，球磨30-120min，轉速20-80轉/min。8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述球磨時間為50-100min，優選50min，轉速50-70轉/min，優選60轉/min。9.根據權利要求6所述的方法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王棟，彭悅，韓奎華，路春美，張亢，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東,37