[发明专利]一种锰铈基分子筛SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锰铈基分子筛SCR脱硝催化剂，其包括多孔陶瓷载体及该多孔陶瓷载体上涂覆的Mn‑Ce‑X改性的分子筛催化剂涂层，所述Mn‑Ce‑X改性的分子筛以HZSM‑5载体，通过Mn、Ce、X改性而得，所述X为选自W、Mo、Co、Fe、Cr中的一种或多种，所述Mn‑Ce‑X改性的分子筛中各组分的重量比为：分子筛：Mn：Ce：X＝1wt.％：0.2wt.％～10wt.％：0.2wt.％～10wt.％：0.1wt.％～10wt.％。本发明得到的催化剂具有无毒、环保优势，同时在低温条件下、含水、含硫条件下具有较高的脱硝效率。

技术领域

本发明涉及SCR脱硝催化剂及其制备方法，具体而言，涉及锰铈基分子筛SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

伴随着经济的快速发展，人们对生活质量水平的需求越来越高，健康问题越来越受到人们的关注。大气污染不仅对人类的身体健康带来了严重的危害，还对生态环境的平衡造成严重的影响。我们国家是一个燃煤大国，80％的煤炭被用于燃烧产生热能和动力。煤炭燃烧后产生大量的氮氧化合物、硫氧化合物等气体污染物。从脱硝原理来分类，氮氧化物的控制技术可以分为催化还原法、固体吸附法、液体吸收法和生化处理技术等；按处理流程顺序可以分为燃料燃烧前脱硝、燃烧方式的控制和燃烧后脱硝。其中选择性催化还原(Selective catalytic reduction， SCR)，因其脱硝效率高，选择性好，相对性价比高，已经成为当前我国脱硝的主流技术。

目前在柴油车国五阶段钒钨钛系列催化剂仍然是应用最为广泛的 SCR脱硝催化剂，但是该类型催化剂的应用温度较高，一般要求控制在300-400℃。一般SCR装置安装在脱硫除尘装置前以避免二次加热烟气，但是此阶段的烟气中带有较高浓度的硫氧化合物及粉尘会使得催化剂严重失活。因此开发低温SCR催化剂具有重要的意义。

锰基脱硝催化剂因其特出的低温脱硝活性受到了研究者们广泛的关注。锰基脱硝催化剂低温脱硝活性的优异性源于其具有多种价态形式及强氧化还原能力。

在中国专利申请CN110694671A中，马晓宇等人公开了一种使用天然硅藻土合成的分子筛型SCR脱硝催化剂，催化剂由活性组分、载体组成，其特征在于：所述活性组分为金属元素Ce和Mn，载体为由天然硅藻土制备的纯硅MCM-41型分子筛，其中，按摩尔百分比记：活性组分20％-30％，载体70％-80％，所述活性组分中金属元素Ce与Mn 的摩尔比为(0.125-0.25):1。该催化剂在烟气温度为175℃时脱硝效率为 74.125％，该催化剂在烟气温度为200℃时脱硝效率为90.310％。该催化剂在烟气温度为225℃时脱硝效率为92.380％。该文献没有提供高温水热老化态以及其他温度下的数据。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种锰铈基分子筛SCR脱硝催化剂，其包括多孔陶瓷载体及该多孔陶瓷载体上涂覆的Mn-Ce-X改性的分子筛催化剂涂层，所述Mn-Ce-X改性的分子筛以HZSM-5载体，通过Mn、Ce、X改性而得，所述X为选自W、Mo、Co、Fe、Cr中的一种或多种，所述Mn-Ce-X改性的分子筛中各组分的重量比为：分子筛：Mn：Ce：X＝1wt.％：0.2wt.％～10wt.％：0.2wt.％～10wt.％：0.1 wt.％～10wt.％。

进一步的，所述多孔陶瓷载体材质为堇青石、碳化硅或者硅酸铝。

进一步的，所述涂层包括Mn-Ce-X改性的分子筛和助剂，所述涂层的涂覆量按固相含量计为30～300g/L。

本发明还提供了一种锰铈基分子筛SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、分子筛改性：将分子筛加入到含有Mn、Ce和X的溶液中，搅拌均匀，将混合溶液的pH调控在2-7范围内，在反应釜内进行离子交换1-12小时，将固体产物进行洗涤、干燥得到Mn-Ce-X改性的分子筛粉体，X为选自W、Mo、Co、Fe、Cr中的一种或多种；