[发明专利]粉煤灰制备Y型分子筛催化剂用于燃煤电厂脱硝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰制备Y型分子筛并改性用于燃煤电厂催化脱硝的方法，为粉煤灰制备的沸石分子筛提供了新的用途。

背景技术

近年来，随着科技的进步和工业的发展，煤炭作为化石燃料在我国燃料比重中处于举足轻重的地位，作为煤炭的衍生品粉煤灰的排放量也逐年增加，目前，粉煤灰多数用于制造水泥、混凝土等附加值较低的建筑行业，大部分仍然是就地堆放或进行填埋处理，这不仅占用了大量的宝贵的土地资源而且容易形成二次污染，粉煤灰沸石化是实现粉煤灰资源化利用的有效途径。粉煤灰的主要成分是硅铝酸盐，包含了分子筛合成过程中所需要的硅源和铝源，这为利用粉煤灰合成沸石分子筛提供了理论上的支持。

中国专利CN101503202A公开了一种利用粉煤灰制备高纯沸石的方法，该方法利用氢氧化钠和经过球磨粒度为0.1μm～80μm的粉煤灰颗粒水热反应1天～3天，过滤得到硅铝元素的水溶液，添加三氧化二铝(Al₂O₃)或二氧化硅(SiO₂)作为调节Si/Al比的硅源和铝源，在30℃～100℃的条件下水热反应1天～6天。该方法的有点事实现了粉煤灰的资源化和得到较强重金属或有机物吸附能力的粉煤灰沸石吸附剂，但从合成方法来说，反应需要球磨、添加硅源或铝源、反应时间太长、成本偏高。

本专利利用水热合成法直接进行分子筛的合成，得到了结晶度高，改性后催化活性好的沸石产品。

燃煤电厂烟道气中的氮氧化物控制技术主要分为两大类：生成前的控制、生成后的烟气脱硝。生成前控制主要采用低氮燃烧技术，虽然低氮燃烧技术在燃煤电厂已有应用，但其脱硝效率并不高，因此，烟气脱硝仍是燃煤电厂控制NO_x污染的主要技术，烟气脱硝在燃煤电厂中常用的有SCR(选择性催化还原)和NSCR(选择性非催化还原)两种技术，其中催化剂的选择是SCR系统的核心和关键。本发明利用改性的粉煤灰基分子筛作为催化剂，氨气作为还原剂，将氮氧化物转化为氮气，且经过试验证明，改性后的催化剂解决了NH₃-SCR(氨选择性催化还原)体系中常见的技术成本高，二次污染严重等问题，具有广阔的应用前景。

此类方法制备的催化剂采用粉煤灰作为原料，实现了燃煤电厂垃圾的资源化利用，同时应用于电厂的脱硝。即解决了粉煤灰大量堆积和氮氧化物烟气排放所造成的环境污染问题，又拓宽了粉煤灰的利用途径，提高了粉煤灰的附加值。

发明内容

本发明提供一种应用粉煤灰制备脱硝催化剂的方法，以燃煤电厂的废弃物粉煤灰作为催化剂的原料和常见的金属离子的负载来制备催化脱硝的催化剂，解决了粉煤灰排放造成的环境问题，实现了粉煤灰的资源化利用。

为实现粉煤灰制备脱硝催化剂，本发明以粉煤灰为原料，首先将粉煤灰在马弗炉中煅烧以去除粉煤灰中的多余的碳元素，然后将粉煤灰与氢氧化钠混合高温熔融，冷却至室温后加入水进行搅拌老化得到凝胶，将凝胶水热晶化，后用水洗涤样品至中性，干燥焙烧得到钠型Y分子筛原粉(以下记为NaY)。在NaY中加入硝酸铵溶液进行离子交换，后经洗涤、干燥、焙烧，得到氢型Y沸石分子筛的原粉(以下记为HY)。

将原粉和铜离子、铁离子和锰离子的溶液混合，采用浸渍法引入活性离子，并用旋转蒸发的方法将溶液蒸干，以保证活性离子的负载量，经浸渍后的原粉烘干，煅烧即得到最终所需要的脱硝催化剂的产品。

具体工艺方法如下：

1.粉煤灰除碳：把电厂的粉煤灰在空气氛中升温至700℃～800℃，煅烧6h～10h以去除粉煤灰中的碳，除碳后的粉煤灰中各元素的含量见表1所示；

2.原料加碱：除碳后的粉煤灰与氢氧化钠(NaOH，分析纯)固体混合；在此步骤中，氢氧化钠作为活化剂，溶解粉煤灰中的硅铝等元素，氢氧化钠与粉煤灰的质量比为1.4∶1～1.1∶1(g氢氧化钠/g粉煤灰)；

3.高温熔融：混合后的粉煤灰和氢氧化钠放置在马弗炉中高温煅烧，煅烧后在空气气氛中冷却至室温，煅烧条件：在空气气氛中升温至500℃～650℃焙烧6h～8h；

4.产品的老化、晶化及成型：在水浴50℃～80℃的条件下加入100ml～150ml水搅拌溶解，搅拌24h～48h静置老化，老化后放置在静态高压釜中进行晶化，晶化一段时间后，取出洗涤沸石产品至中性，干燥焙烧，冷却至室温后取出得到NaY型分子筛；