[发明专利]一种抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于环保技术与脱硝催化领域，具体涉及一种抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法。本发明所述催化剂载体为钛纳米管，活性成分为五氧化二钒，催化助剂为三氧化钨、三氧化二锑和硫酸铜，采用辊压涂覆或挤出成型工艺制得具有抗碱金属中毒性能的平板式或蜂窝式SCR脱硝催化剂。本发明所述催化剂生产工艺简单，易于工业化生产，具有很好的抗碱金属中毒性能以及机械性能，能够解决脱硝催化剂碱金属中毒的问题，适用于碱金属含量高的烟气。

技术领域

本发明属于环保技术与脱硝催化剂技术领域，具体涉及一种抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氨法选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前脱硝效率最高、技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术。但烟气中的粉尘含有大量的碱金属、碱土金属以及重金属等，这些都会在催化剂表面富集，堵塞催化剂孔道并对催化剂活性产生抑制作用，导致催化剂活性下降，排放烟气中氮氧化物超标。

烟气中的碱金属吸附到催化剂表面后，与表面的V-OH物种发生反应，生成稳定的不具备脱硝催化活性的V-OM物种。使得催化剂表面Bronsted酸性位数量显著减少，同时B酸性位强度明显降低。而催化剂表面酸性位的数量和强度决定了NH₃的吸附，因此碱金属的存在抑制了催化剂表面NH₃的吸附与活化过程，导致催化剂中毒失活。此外，碱金属的存在还会影响催化剂中钒物种价态以及化学吸附氧的数量，不利于催化剂表面各物种间的电子转移，共同导致催化剂活性的下降。催化剂活性的降低，不仅影响脱硝塔的效率，还会对下游系统及设备造成影响。因此，开发一种新型抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法。本发明在自制的钛纳米管载体上，通过添加抗碱金属助剂、调整活性组分及优化制备工艺等方法来提高催化剂的抗碱金属中毒性能。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂，所述催化剂组分由五氧化二钒、三氧化钨、三氧化二锑、硫酸铜、二氧化硅和钛纳米管组成；且所述催化剂各组分重量百分比为：五氧化二钒1-5％，三氧化钨5-15％，三氧化二锑2-5％，硫酸铜1-10％，二氧化硅2-8％，钛纳米管57-89％。

优选的，所述钛纳米管的外径为8-20nm，内径为1-5nm，长度为100-1000nm。

根据本发明的另一方面，本发明提供了上述抗碱金属SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)钛纳米管载体的制备

称取一定量的纳米二氧化钛加入碱液中，剧烈搅拌1-12h后，将悬浊液于100-150℃水热反应12-48h。反应结束后过滤，并用稀盐酸将沉淀洗涤至pH值为2-7，最后将沉淀于80-105℃干燥12-24h后，即可得到钛纳米管。

(2)催化剂泥料的制备

将偏钒酸铵、偏钨酸铵、三氯化锑和硫酸铜各配成溶液，需水量根据钛纳米管载体的吸水率计算，其中偏钒酸铵在溶解过程中可加入单乙醇胺加速其溶解；然后将各组分溶液依次加入到钛纳米管载体中并搅拌均匀，然后再加入羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、玻璃纤维和硅溶胶，搅拌均匀后于密闭条件下陈腐24-48h，得到催化剂泥料。

(3)催化剂的制备

①平板式催化剂：将上述步骤(2)中得到的泥料经挤出机挤出后置于不锈钢网板上，再经辊压涂覆、压褶、剪切、干燥和焙烧后，即可得到平板式抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂。

②蜂窝式催化剂：取上述步骤(2)中得到的泥料经真空混炼机混炼2-4次后，再将泥料置于挤出机中，挤出得到蜂窝催化剂胚体；最后经干燥和焙烧后，即可得到蜂窝式抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂。