[发明专利]一种壁流管式SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种壁流管式SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物是大气中的主要污染物之一，氮氧化物主要由一氧化氮和二氧化氮构成。一氧化氮原本无毒无害，当发生反应转化为二氧化氮后，对环境造成了极大的污染，并严重危害身体健康。氮氧化物的大量排放，一是在阳光照耀下，发生光化学反应，导致了城市或区域灰霾、光化学烟雾等复合型空气污染加重；二是增加了酸雨的污染程度，随着全国各个脱硫设施的建设，二氧化硫的治理效果显现，氮氧化物正逐渐成为第一酸性污染气体。；三是通过干、湿沉降的作用，加重了水体富营养化的影响。我国已明确将NOx的排放列入期间重点控制的污染物之一，并相应地对排放大户如火电行业和机动车行业颁布了相应的氮氧化物控制政策。

NOx的排放主要来源两个方面，一是固定源如燃煤电厂、水泥厂、玻璃窑炉等，二是移动源如机动车、大型柴油机等。对于烟气含尘量高的烟气脱硝系统中可采用整体式的低孔密度蜂窝式催化剂，对于燃油、燃气的发电机组、大型柴油机及机动车，由于烟气中的含尘量非常低，故在烟气脱硝系统中的SCR脱硝催化剂可使用孔密度更大(节距更小)的催化剂，以提高催化剂单位体积的处理能力，从而大大减少催化剂的使用量。而对于节距小于3mm的整体式蜂窝SCR脱硝催化剂，很难用常规的一体化挤压成型的方法制备，故在该类型的催化剂产品制备时，使用堇青石载体采用涂载的办法获得小节距的整体式蜂窝SCR脱硝催化剂成为一个很好的选择。目前，常见的堇青石载体的规格有200/400/600目，相当于节距为1.8mm、1.3mm和1.0mm。在这种情况下，涂载式蜂窝形SCR脱硝催化剂无论是单价还是相同处理效率的使用体积都远远优于挤压式产品。

对于含尘量极微的烟气(主要为预先进行过除尘处理，达到国家或地区排放标准烟气)脱硝系统可与除尘设备集成，基于此脱硝催化剂制成多孔管状，与除尘布袋集成一体形成壁流式陶瓷管催化剂，该类型脱硝催化剂的制备，使用泡沫陶瓷管涂载式SCR脱硝催化剂，由于活性组分都负担在载体的涂层表面，故最关键的问题是涂载的效果及产品各组分含量的控制；如何能方便、简洁的得到组分与产品设计值偏差非常小的产品，成为制备涂载式整体壁流管式SCR脱硝催化剂的关键。

专利CNl01185886A公布了一种SCR脱硝催化剂的制备方法，是采用了先制备Al₂O₃-SiO₂-TiO₂复合溶胶，之后在载体表面进行涂载；在经过干燥、焙烧后将其浸溃在含有硝酸镧、偏钒酸铵、仲及草酸的混合液中，经干燥焙烧后制得的方法。专利CN 102614890A公布了一种硝酸、硝酸盐尾气脱硝的蜂窝整体式SCR催化剂，是采用先利用堇青石粉料及其他辅料的粉料经球磨、捏合、成型、定型、烧制等步骤制得网状蜂窝孔的载体，之后用氧化铝制备氧化铝涂载料浆，将其涂载在载体上，然后通过浸溃的方法将钒、钨、钥、锰、铬、铜、铁等活性成分及助催化剂担载在涂载后的载体上，经干燥、焙烧后制得。目前采用涂载的方法制备的都需要经过两个主要制备过程，即涂层的制备和催化剂活性组分的担载。

无论是先进行涂层制备后再进行活性组分担载，还是先进行活性组分担载制成催化剂粉体后再制备料液进行涂载，都需要进行两次的焙烧处理，这样不但造成能源上的浪费，而且制备过程长，在其制备过程中，涂载量的控制及活性组分负载量的控制易出现偏差累积从而导致最终产品的各组分含量与设计值偏差较大。而催化剂制备研究是一十分精细、且实践性很强的技术，准确控制各项参数和条件是十分重要的。综上所述，寻找一种新的脱硝催化剂的制备方法，从而能够减小生产周期，并提高产品各组分含量的精确度，提升催化剂性能，具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种壁流管式SCR脱硝催化剂及其制备方法。本发明的催化剂制备方法在确保催化剂负载牢度以及其催化效果的基础上，能够通过一次涂覆、煅烧就能成型，生产周期短，并提高产品各组分含量的精确度，提升催化剂性能。

本发明的具体技术方案为：一种壁流管式SCR脱硝催化剂，包括催化剂涂层材料和催化剂活性组分，所述催化剂涂层材料包括以下重量份的原料：二氧化钛100份，膨润土5-20份；所述催化剂活性组分包括以下重量份的原料：乙酸锰0.2-3份，稀土金属氧化物1-10份。

作为优选，所述稀土金属氧化物为金属镧、铈、钇的氧化物中的至少一种。

作为优选，所述二氧化钛晶型为锐钛型，且通过硫酸法制得。

作为优选，所述膨润土为含蒙脱石矿物80％以上的膨润土。