[发明专利]一种具有宽活性温度区间的烟气脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种具有宽活性温度区间的烟气脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物能够引起酸雨、光化学烟雾，是造成大气污染的主要污染源之一。随着电力工业的发展，氮氧化物的排放逐年增加，引起了国内外的高度重视。选择性催化还原（SCR）技术具有高效、可靠的脱硝性能而成为世界脱硝市场的主流技术。

目前商业SCR烟气脱硝催化剂一般是VWTiO₂或VMoTiO₂，该类催化剂温度窗口介于350～400℃，而实际应用中，工业锅炉的烟气温度较低。若将工作温度为350～400℃的SCR催化剂应用到工业锅炉脱硝工程中，则需要复杂的换热器系统，换热量较大，增加能耗。因此，开发可在250℃左右高效工作并且具有宽活性温度区间的脱硝催化剂显得尤为重要。

研究表明Mn、Cu、Ce、Fe、Cr等变价金属元素的氧化物具有理想的低温活性，中国专利CN103170344A一种用于低温SCR脱硝的催化剂及其制备方法、中国专利CN102716752A低温SCR脱硝催化剂的制备方法和中国专利CN102974340A一种蜂窝状V-Ti低温烟气脱硝催化剂的制备方法都提出了变价金属元素的掺杂对VWTiO₂催化剂低温活性的影响。其常用的制备方法为：浸渍法和共沉淀法，该方法制备过程复杂、手续冗长；需要反复的干燥和焙烧，增加能耗；且这些变价金属元素的前驱体容易对环境造成污染。针对以上问题，本发明创新性的采用机械混合的方法，将Ce或Fe或Cu的变价金属元素氧化物掺杂到VWTiO₂催化剂中，考察其在250℃～400℃时的脱硝活性和抗H₂O、SO₂能力。

发明内容

本发明的目的是针对VWTiO₂催化剂温度区间窄、低温活性差、难以满足实际工业需求等不足，提供一种低温活性好，温度窗口宽、适合工业应用、抗H₂O和SO₂中毒能力强的烟气脱硝催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种具有宽活性温度区间的烟气脱硝催化剂，包括载体TiO₂65%～99.8%、活性组分V₂O₅0.1%～10%、活性组分WO₃0.1%～10%、变价金属氧化物0.1%～15%。

其中，优选组分含量为：载体TiO₂74%～98.5%、活性组分V₂O₅0.5%～8%、活性组分WO₃1%～8%、变价金属氧化物0.1%～12%。

其中，所述变价金属氧化物所用金属元素为：Cr、Mn、Fe、Co、Cu、La、Ce、Zn、Mg等；

其中，优选的变价金属元素为：Ce、Fe、Cu。

本发明还提供了一种具有宽活性温度区间的烟气脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将偏钨酸铵在10～60℃温度下搅拌，得到溶液；

（2）将TiO₂粉加入步骤（1）得到的溶液中，采用等体积浸渍法混合搅拌均匀，利用超声波清洗仪超声震荡10～60min，然后在烘箱中90℃～120℃干燥1～8h，再在300℃～600℃温度下煅烧1～5h，制得WO₃/TiO₂前驱体；

（3）将偏钒酸铵在40～80℃温度下溶于草酸溶液中，调节PH=1～3，搅拌10～60min，得到溶液；

（4）将步骤（2）得到的前驱体加入步骤（3）得到的溶液中，采用等体积浸渍法混合搅拌均匀，利用超声波清洗仪超声震荡10～60min，然后在烘箱中90℃～120℃干燥1～8h，再在300℃～600℃温度下煅烧1～5h，制得VWTiO₂催化剂；

（5）将变价金属氧化物在300～500℃温度下煅烧1～4h；

（6）将步骤（5）经过预处理的变价金属氧化物和步骤（4）制得的VWTiO₂催化剂放入球磨机中，调节转速150～300转/分钟，时间1～5h，使其机械混合均匀，制得具有不同含量变价金属氧化物的VWTiO₂催化剂。

有益效果：

本发明的具有宽活性温度区间的烟气脱硝催化剂及其制备方法具有以下优点：