一种高效低温蜂窝型scr脱硝催化剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高效低温蜂窝型scr脱硝催化剂及其制备方法 (Efficient low-temperature honeycomb type SCR denitration catalyst and preparation method thereof ) 是由 王凯 王乐乐 鲍强 李乐田 马云龙 雷嗣远 姚燕 卿梦磊 杨晓宁 孔凡海 卞子君 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂及其制备方法,通过催化剂的前驱体物料进行完全混合得到混合泥料,所述混合泥料依次被进行挤出成型、干燥、焙烧,制备得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂；其工艺条件简单,能够实现在含硫废气环境中,并在180～280℃较低温度区间内,具有较高的NOx的脱除率,易于大规模产业化生产。(The invention provides a high-efficiency low-temperature honeycomb type SCR denitration catalyst and a preparation method thereof, wherein precursor materials of the catalyst are completely mixed to obtain mixed pug, and the mixed pug is sequentially subjected to extrusion molding, drying and roasting to prepare the high-efficiency low-temperature honeycomb type SCR denitration catalyst; the method has simple process conditions, can realize the realization of higher NOx removal rate in a sulfur-containing waste gas environment at a lower temperature range of 180-280 ℃, and is easy for large-scale industrial production.)
技术领域
本发明涉及脱硝催化剂
技术领域
，具体涉及一种高效低温蜂窝型SCR 脱硝催化剂及其制备方法。背景技术
在国内燃煤电站系统脱硝中，SCR脱硝作为大型燃煤电站控制NOx 排放的主流技术得到广泛应用，其核心脱硝催化剂的适用烟气温度为 300～420℃。在焦化厂、水泥厂、玻璃厂等工业锅炉废气温度通常低于 280℃的废气环境中，常规燃煤SCR脱硝催化剂在应用中受到温度和废气组分等因素的影响而NOx去除活性受到很大限制。随着工业废气污染物排放要求的日益严格，低温烟道废气中NOx的脱除控制排放成为难点，因此开发适用于低温特殊废气的高效低温SCR脱硝催化剂成为当前开发应用的焦点。
常规燃煤电站脱硝SCR催化剂为钒钛系列，其适用温度窗口为300～ 420℃，受到温度降低和含硫等组分的钝化影响，在180～280℃较低温度区间内催化剂NOx去除活性显著降低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂及其制备方法，其工艺条件简单，能够实现在含硫废气环境中，并在180～280℃较低温度区间内，具有较高的NOx的脱除率，易于大规模产业化生产。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，通过催化剂的前驱体物料进行完全混合得到混合泥料，所述混合泥料依次被进行挤出成型、干燥、焙烧，制备得到蜂窝型SCR脱硝催化剂。
本发明提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂及其制备方法，其工艺条件简单，能够实现在含硫废气环境中，并在180～280℃较低温度区间内，具有较高的NOx的脱除率，易于大规模产业化生产。
作为优选技术方案，所述催化剂的前驱体物料包括：载体、活性助剂、活性物质、化合添加物、活性助剂、粘结剂、润滑剂、造孔剂和溶剂。
作为优选技术方案，所述混合泥料的塑性指数为25～26，所述混合泥料的水分含量为29～31％。
作为优选技术方案，所述载体为TiO2，所述活性助剂WO3，所述活性物质为偏钒酸铵。
作为优选技术方案，所述化合添加物包括铈化合物或铈金属颗粒、钴化合物或钴金属颗粒、锰化合物或锰金属颗粒、铌化合物或铌金属颗粒中的任一种或几种。
作为优选技术方案，所述润滑剂为硬脂酸，所述造孔剂为木棉，所述溶剂为氨水。
作为优选技术方案，一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1在温度环境为60～80℃，加入载体、活性助剂、活性物质、化合添加物、活性助剂、粘结剂、润滑剂、造孔剂和溶剂于反应釜中进行搅拌混合6～12h，得到混合泥料进行挤压成蜂窝型泥坯；
S2蜂窝型泥坯在温度为80～130℃条件下进行干燥8～24h得到干燥后的蜂窝型泥坯；
S3干燥后的蜂窝型泥坯在温度为550～600℃下进行焙烧12～36h得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂。
作为优选技术方案，所述混合泥料的塑性指数为25～26，所述混合泥料的水分含量为29～31％。
本发明还提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂，根据以上任一项所述高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法制备得到。
作为优选技术方案，一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂，包括：载体、活性助剂和活性物质，所述载体为TiO2，所述活性助剂为WO3，所述活性物质为V2O5，所述TiO2、所述WO3和所述V2O5的重量比例为8:1:1。
作为优选技术方案，所述蜂窝型SCR脱硝催化剂中的添加化合物的金属元素与V元素的摩尔比为0.2～0.4:1，所述金属元素为Ce、Co、Mn、 Nb中的任一种或几种。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
可以理解，本发明是通过一些实施例为了达到本发明的目的，本发明提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1在温度环境为60～80℃，加入载体、活性助剂、活性物质、化合添加物、活性助剂、粘结剂、润滑剂、造孔剂和溶剂于反应釜中进行搅拌混合6～12h，得到混合泥料进行挤压成蜂窝型泥坯；
S2蜂窝型泥坯在温度为80～130℃条件下进行干燥8～24h得到干燥后的蜂窝型泥坯；
S3干燥后的蜂窝型泥坯在温度为550～600℃下进行焙烧12～36h得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂；
其中步骤S1中载体为TiO2，活性助剂为WO3，活性物质为偏钒酸铵。
其中润滑剂为硬脂酸，造孔剂为木棉，溶剂为氨水；
其中化合添加物为铈化合物或铈金属颗粒、钴化合物或钴金属颗粒、锰化合物或锰金属颗粒、铌化合物或铌金属颗粒中的任一种或几种。
当控制混合泥料的塑性指数为25～26，混合泥料的水分含量为29～ 31％，有助于挤压成型为高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂。
根据上述方法制备得到的高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂，包括：载体、活性助剂和活性物质，所述载体为TiO2，所述活性助剂为WO3，所述活性物质为V2O5，所述TiO2、所述WO3和所述V2O5的重量比例为8:1:1；高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂中的金属元素与V元素的摩尔比为0.2～ 0.4:1，所述金属元素为Ce、Co、Mn、Nb中的任一种或几种。
实施例1
本实施例提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1称取催化剂的前驱体物料，称取载体TiO2粉末2000g，按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂1中载体TiO2、活性助剂WO3、活性物质V2O5重量比例8:1:1反向推算对应催化剂的前驱体物料中载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质V2O5的重量，并对载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质 V2O5进行计算称重，同时按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂中的V元素与Ce元素摩尔比为1：0.2的比例添加硝酸铈，计算称取合适比例的粘结剂、硬脂酸、木棉和氨水；
S2通过称取催化剂的前驱体物料制备混合泥料，称取催化剂的前驱体物料被放置于混合反应釜内在65℃温度下搅拌混合10h得到混合泥料进行挤压成蜂窝型泥坯；
S3蜂窝型泥坯干燥，蜂窝型泥坯在温度为85℃下条件下进行干燥 16h得到干燥后的蜂窝型泥坯；
S4干燥后的蜂窝型泥坯进行焙烧，干燥后的蜂窝型泥坯在温度为 600℃下进行焙烧24h得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂1。
实施例2
本实施例提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1称取催化剂的前驱体物料，称取载体TiO2粉末2600g，按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂2中载体TiO2、活性助剂WO3、活性物质V2O5重量比例8:1:1反向推算对应催化剂的前驱体物料中载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质V2O5的重量，并对载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质 V2O5进行计算称重，同时按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂中的V元素和Co元素摩尔比为1：0.3的比例添加硝酸钴，计算称取合适比例的催化剂的前驱体物料中的粘结剂、硬脂酸、木棉和氨水；
S2通过称取催化剂的前驱体物料制备混合泥料，称取催化剂的前驱体物料被放置于混合反应釜内在70℃温度下搅拌均匀完全混合8h得到混合泥料进行挤压成蜂窝型泥坯；
S3蜂窝型泥坯干燥，蜂窝型泥坯在温度为100℃下条件下进行干燥 12h得到干燥后的蜂窝型泥坯；
S4干燥后的蜂窝型泥坯进行焙烧，干燥后的蜂窝型泥坯在温度为 580℃下进行焙烧30h得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂2。
实施例3
本实施例提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1称取催化剂的前驱体物料，称取载体TiO2粉末1800g，按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂3中载体TiO2、活性助剂WO3、活性物质V2O5重量比例8:1:1反向推算对应催化剂的前驱体物料中载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质V2O5的重量，并对载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质 V2O5进行计算称重，同时按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂中的V元素和Mn元素摩尔比为1：0.2的比例添加硝酸锰，计算称取合适比例的催化剂的前驱体物料中的粘结剂、硬脂酸、木棉和氨水；
S2通过称取催化剂的前驱体物料制备混合泥料，称取催化剂的前驱体物料被放置于混合反应釜内在75℃温度下搅拌混合10h得到混合泥料进行挤压成蜂窝型泥坯；
S3蜂窝型泥坯干燥，蜂窝型泥坯在温度为90℃下条件下进行干燥 18h得到干燥后的蜂窝型泥坯；
S4干燥后的蜂窝型泥坯进行焙烧，干燥后的蜂窝型泥坯在温度为 590℃下进行焙烧32h得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂3。
实施例4
本实施例提供一种高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1称取催化剂的前驱体物料，称取载体TiO2粉末2200g，按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂4中载体TiO2、活性助剂WO3、活性物质V2O5重量比例8:1:1反向推算对应催化剂的前驱体物料中载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质V2O5的重量，并对载体TiO2、活性助剂WO3和活性物质 V2O5进行计算称重，同时按照高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂中的V元素与Nb元素摩尔比为1：0.4的比例添加硝酸铌，其余取合适比例的催化剂的前驱体物料中的粘结剂、硬脂酸、木棉和氨水；
S2通过称取催化剂的前驱体物料制备混合泥料，称取催化剂的前驱体物料被放置于混合反应釜内在80℃温度下搅拌混合12h得到混合泥料进行挤压成蜂窝型泥坯；
S3蜂窝型泥坯干燥，蜂窝型泥坯在温度为120℃下条件下进行干燥 12h得到干燥后的蜂窝型泥坯；
S4干燥后的蜂窝型泥坯进行焙烧，干燥后的蜂窝型泥坯在温度为 550℃下进行焙烧36h得到高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂4。
对本实施例1-4制备得到的高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂和常规燃煤催化剂进行性能测试，具体步骤如下：
在固定床反应器中对本发明实施例1-4所制备得到高效低温蜂窝型 SCR脱硝催化剂和常规燃煤催化剂进行性能测试：将各个样品单独成 45mm×45mm×200mm，7×7孔小测试样块，放置于固定床反应器恒温段；设计空速SV为5000h-1,使用的模拟烟气由300ppmNO、300ppmNH3、 50ppmSO2、5％O2、15％H2O和平衡N2组成，并由质量流量计控制流量。烟气各组分经由混合器后进入自制固定床反应器；反应器由截面直径60mm 不锈钢套管制成，外部由伴热带伴热保温。测试样品置于反应器恒温段，测试烟气温度区间为180～280℃，优选测试烟气温度为200℃，废气经洗涤吸收处理系统处理后排放。
在反应器进出口测试烟气中NO浓度，样品脱硝效率由公式(1)计算；
ηNO＝(NOin-NOout)/NOin×100 (1)
式中：ηNO为样品脱硝效率；NOin为反应器入口烟气NO的浓度； NOout为反应器出口烟气NO的浓度。
常规燃煤催化剂与本实施例1-4高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的性能实验数据比较见下表1：
表1常规燃煤催化剂与本实施例1-4高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂的性能实验数据比较
从表1中我们可以观察到在含硫废气环境中，并在180-280℃较低温度区内，本实施例1-4高效低温蜂窝型SCR脱硝催化剂相比常规燃煤催化剂具备更高的NOx的脱除率，NOx去除效率得到了提高，且易于大规模工业化生产。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。