[发明专利]蜂窝状低温烟气脱硝催化剂及其制备方法

摘要

本发明涉及蜂窝状低温烟气脱硝催化剂及制备方法，属于大气污染控制和环境催化材料领用，该催化剂以TiO₂，V₂O₅、MoO₃、WO₃及稀土金属(La、Ce、Pr、Nd、Zr、Y)氧化物为活性组分，以P₂O₅、SO₃为改性助剂，经粉末制备、混炼与捏合等工序处理获得所述催化剂。该催化剂在低温烟气下对NOx具有优异的去除效率，170‑180℃时的脱硝效率可达90％以上。同时具有较高的机械强度和抗磨损性能，纵向抗压强度大于2.4MPa，硬化端飞灰磨损率小于0.08％/Kg。减少了飞灰对催化剂的冲刷、磨损和刻蚀，延长了催化剂的使用寿命。本发明催化剂的生产原料简单易得，制备过程简单易控，易实现工业化生产。

主权项

1.一种蜂窝状低温烟气脱硝催化剂的制备方法，所述催化剂包括载体、活性组分和助剂，所述活性组分和助剂分别负载在载体上，所述载体为TiO₂或TiO₂的复合氧化物，所述载体在催化剂中的含量为70~90wt%；所述活性组分为V₂O₅及WO₃或MoO₃，所述活性组分在载体上的负载量为：V₂O₅为0.3~6wt%，WO₃为1.0~15wt%或MoO₃为1.0~15wt%，所述助剂为P₂O₅和SO₃，其中所述SO₃在载体上的负载量为0‑3wt%，所述助剂在载体上的负载量为：P₂O₅为0.1‑3wt%；所述活性组分由活性组分前驱体制备，所述活性组分前驱体为V₂O₅及WO₃或MoO₃所对应的氧化物、无机盐或有机盐中的一种或多种；所述助剂由助剂前驱体制备，所述助剂前驱体为P₂O₅、SO₃所对应的氧化物、无机盐或有机盐中的一种或多种；所述催化剂的制备方法包括如下步骤：S1催化剂粉末制备：S101在反应釜中加入去离子水并加热到40‑80℃，加入草酸或柠檬酸搅拌至完全溶解，依次加入V₂O₅、WO₃或MoO₃活性组分前驱体；加入P₂O₅助剂前驱体，或者再加入SO₃助剂前驱体，40‑80℃下搅拌10‑60min，得到活性组分浸渍液，其中，所述V₂O₅前驱体与草酸或柠檬酸的摩尔比为1：（0.8‑4）；S102向步骤S101中得到的活性组分浸渍液加入粉末状的载体，在40‑80℃下搅拌10‑60min后得到黏稠状浆液，将该黏稠状浆液超声分散处理1‑3h得到催化剂料浆，其中，所述载体和S101中加入的去离子水的质量比为1：（0.9‑1.4）；S103将步骤S102中得到的催化剂料浆在200‑300℃干燥2‑12h，破碎后在300‑600℃焙烧2‑8h，自然冷却到室温，粉碎至100‑300目得到催化剂粉末；S2泥料处理及催化剂成型：S201将S103得到的催化剂粉末整理备用，调节强力混炼机排气阀，并向强力混炼机排气阀中加入225‑315重量份的催化剂粉末和粉末状骨料，所述粉末状骨料相对于催化剂粉末的加入量为3‑20wt%；然后加入2‑9重量份的硬脂酸、2‑9重量份的乳酸或油酸、1‑10重量份的甘油，加入150‑210重量份的去离子水和24‑32重量份的浓度为15‑25%的氨水，关闭强力混炼机排气阀，高速混炼30‑80min；S202调节强力混炼机排气阀，混炼机低速运行，加入67‑105重量份的催化剂粉末和10‑35重量份的去离子水，关闭强力混炼机排气阀，高速混炼10‑40min；S203调节强力混炼机排气阀，混炼机低速运行，加入60‑130重量份的催化剂粉末和3‑6重量份的浓度为15‑25%的氨水，关闭强力混炼机排气阀，高速混炼至混炼机中的泥料温度达到90‑95℃，完全开启排气阀排出混炼时产生的气体，继续混炼30‑60min，待泥料的含水率为25‑29%，结束步骤S203；S204加入9‑27重量份的玻璃纤维、2‑7重量份的木浆、2‑7重量份的RP‑CHOP抗裂纤维和80‑128重量份的去离子水，关闭强力混炼机排气阀，高速混炼10‑40min；S205调节强力混炼机排气阀，混炼机低速反向运行，加入3‑14重量份的有机粘结剂关闭强力混炼机排气阀，高速反向混炼10‑30min；S206调节强力混炼机排气阀，混炼机低速反向运行，加入3‑14重量份的有机粘结剂和2‑8重量份的浓度为15‑25%的氨水，关闭强力混炼机排气阀，高速反向混炼15‑45min；S207开启强力混炼机排气阀，用去离子水和15‑20%的氨水调节泥料的可塑性和含水率，当泥料的可塑性为22‑26，含水率为28‑31%时，混炼结束；S208将混炼结束的泥料转移到捏合机中，进行湿捏混合1‑3h和催化剂成型过程后得到催化剂；其中，所述调节强力混炼机排气阀，强力混炼机排气阀开启度为10‑15%，所述混炼机低速运行，混炼机转子的转速为250‑450rpm；所述混炼机高速运行，混炼机转子的转速为650‑850rpm；所述S208中催化剂成型过程具体包括以下步骤：1）过滤、预挤：所述过滤是将步骤S208得到的泥料置于双螺杆过滤机中，利用出泥口不锈钢筛网过滤、梳理泥料，去除泥料中杂质；所述预挤，将过滤后的泥料进行预挤成型，得到方形泥块；2）陈腐：将步骤1）中预挤后的泥块在25‑40℃及湿度为45‑90%条件下陈腐12‑72h；3）挤出成型：将步骤2）中陈腐后泥料经强力挤出机成型得到蜂窝状催化剂坯体；4）干燥：将步骤3）中蜂窝状催化剂坯体中的水分去除，以达到焙烧要求，所述干燥包括一级干燥和二级干燥，所述一级干燥由室温升高到60‑65℃，湿度由90‑95%降低至28‑35%；所述二级干燥，在45‑60℃热空气中干燥24‑72h；5）焙烧、切割：所述焙烧是将步骤4）中经二级干燥后的催化剂坯体置于网带窑，在200‑650℃焙烧20‑40h，得到蜂窝状低温SCR催化剂，所述切割是利用双头带锯对催化剂端面进行切割，切去两端不规整部分；6）前端硬化：将步骤5）中切割后催化剂端面置于硬化液中浸渍2‑10min，浸渍深度为20‑40mm。