專利名稱：一種鈦基顆粒狀催化劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鈦基顆粒狀催化劑，特別涉及一種鈦基釩鎢鉬催化劑及其制備方 法和應用，屬于化工材料領域。
背景技術：
隨著《火電廠大氣污染物控制排放標準》和《大氣污染防治法》的頒布實施，我國對 NOx排放的控制日趨嚴格。自2010年起，預計將至少有2億kW容量的火電廠燃煤鍋爐機組 需要建設脫硝系統。選擇性催化還原脫硝技術(簡稱SCR技術)，是借助于催化劑的作用， 利用還原劑(如氨氣和尿素)選擇性地還原NOx，使其生成氮氣和水，降低鍋爐煙氣中的NOx 排放濃度。目前SCR脫硝技術用催化劑基本為外國進口技術，我國在SCR脫硝用催化劑研 究方面處于起步階段，尚無成型催化劑進入工業應用階段目前報道的研制催化劑的方法很多，催化劑中載體種類和活性成分種類也很多。 對于負載型催化劑，活性成分種類多，活性成分之間往往容易互相影響，很難給出活性最好 的催化劑活性成分配比，而且制作困難，增加了催化劑的制作成本和原料成本。現有的負 載型鈦基催化劑的制備方法，多通過粘結劑或粘結涂層的方式結合然后燒結而成(參見 CN101485974A)，工藝復雜，成本較高，而且由于粘結劑或粘結涂層的膨脹系數與基體材料 的膨脹系數不一樣，經常導致催化劑破裂或涂層脫落，導致催化劑催化活性降低。對于用一 般方法制備的催化劑，由于活性成分釩鎢鉬的制劑不易溶于水，導致催化劑制作困難，制作 成本增加。
發明內容
本發明的目的是提供一種鈦基顆粒狀催化劑及其制備方法和應用。該種催化劑成 本低、效率好、制備方法簡單。本發明采取的技術方案為一種鈦基顆粒狀催化劑，它以TiO2為載體，活性成分為V205、W03和MoO3，各組分的 重量份比為=V2O5 1-3 份，WO3 1-7 份，MoO3 1-7 份，TiO2 載體 83-97 份。一種鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，包括如下步驟(1)用分析純草酸(濃度彡99. 5% )與去離子水配成草酸溶液，按焙燒好后催化 劑活性成分的含量計算偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量，將偏釩酸銨、鎢酸銨及鉬酸銨加 入到草酸溶液中，攪拌均勻使其全部溶解；(2)按焙燒好后催化劑中載體TiO2的含量取TiO2粉末加入溶液中，攪拌均勻；(3)蒸干溶液并在烘箱中干燥，在電阻爐中焙燒制得顆粒狀催化劑。所述的鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，所述的草酸用量為總藥品質量(偏釩酸 銨、鎢酸銨、鉬酸銨、二氧化鈦質量之和)的4. 5%，草酸溶液pH為3 ；偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬 酸銨、TiO2粉末的用量以質量份比V2O5 1-3份，WO3 1-7份，MoO3 1-7份，Ti028 3_97份計算。所述的鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，步驟(3)所述的蒸干為在80-90°C下恒溫水浴蒸干；所述的干燥在105-110°C下干燥24小時；所述的焙燒在500°C下燒4小時。將催化劑用30目、60目的分樣篩篩分，得到粒徑為0. 25mm 0. 6mm的顆粒狀催化
劑。 所述的鈦基顆粒狀催化劑在煙氣SCR脫硝技術中的應用。將制得的顆粒狀催化劑用于SCR脫硝試驗，在固定床反應器上測試催化劑的反應 活性。圖1是顆粒狀催化劑活性試驗臺示意圖。如圖所示，試驗臺主要由氣瓶、氣體混合器、 控溫裝置、管式固定床反應器、流量計及連接管路等組成。管式固定床反應器由不銹鋼鋼管制成，是一種積分反應器，氣體由上向下通入，以 防止催化劑床層因氣流的流動而松動。不銹鋼鋼管長900mm，內徑為15mm，外徑為18mm，鋼 管兩頭有管螺紋，便于和其它元件進行螺紋連接。鋼管外面是加熱裝置，采用電爐絲做為加 熱元件，通過溫控儀控制加熱程度，催化劑通過120目的金屬網固定在反應器中需要的位置。催化劑活性測試的參數范圍為空速6000-12000/h，NOx初始濃度為300-600ppm， 反應溫度為150-450 °C，氨氮比為1.0-1. 1。在空速為8000/h上下、NOx初始濃度為 300-600ppm,反應溫度在250-350°C范圍內時，所研制的顆粒狀催化劑脫硝效率達到90 % 以上。本發明的有益效果是催化劑成分簡單，因此便于制作，而且降低了其他活性成分對主要活性成分釩的 影響。利用浸漬法制作催化劑，把草酸和去離子水配成草酸溶液，將活性成分的化合物溶于 草酸溶液中，催化劑的活性成分和載體成分混合均勻，使得制作的催化劑中活性成分能夠 均勻地分布于催化劑顆粒表面，催化劑的使用效率高，脫硝反應活性高。
圖1為粉末催化劑活性測試試驗臺示意圖；圖2為不同成分催化劑活性與反應溫度關系。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步闡述本發明中所制作的顆粒狀催化劑根據所含活性成分的含量進行標號。例如Vl表 示催化劑中V的質量分數為1%，V1-W2表示催化劑中V的質量分數為1%、W的質量分數為 2%。減去催化劑活性成分含量剩余含量為TiO2含量。實施例1本實施例制作顆粒狀Vl-W3-Mo7催化劑，并在固定床實驗臺上測試其脫硝反應活 性。稱取所需量草酸與去離子水配成草酸溶液，在70°C水浴中加熱攪拌，將溶液的PH值調 整到2 3，此過程需草酸量為總藥品含量的4. 5%。按焙燒好后催化劑中活性成分V、W、Mo 的含量分別為1%、3%、7%計算偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量，依次稱取偏釩酸銨、鎢 酸銨及鉬酸銨加入到草酸溶液中，并攪拌均勻，使每次加入的成分全部溶解；稱取所需量的 TiO2加入溶液中，持續攪拌，在80°C恒溫水浴中蒸干溶液，再在烘箱中105°C的環境下干燥 24小時，取出放入坩堝，然后在電阻爐中在500°C下焙燒4小時即得催化劑，各種活性成分在焙燒過程中分解，形成V、W、Mo的氧化物，成為Vl-W3-Mo7催化劑。用30目、60目的分樣篩篩分所得催化劑，得到粒徑為0. 25mm 0. 6mm的顆粒狀催化劑，用于活性試驗，在反應溫 度為250-350°C、氨氮比為1 1、空速為8000/h條件下，催化劑的脫硝效率達到90-95%。實施例2本實施例制作顆粒狀Vl-W7_Mo3催化劑，制作方法與實施例1相同，但配置溶液所 需的偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量不同，按焙燒好后催化劑中活性成分V、W、Mo的含量 分別為1%、7%、3%計算偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量，加入到草酸溶液中以制備催化 劑Vl-W7-Mo3。Vl-W7-Mo3顆粒狀催化劑在反應溫度為250-350°C、氨氮比為1 1、空速為 8000/h條件下，催化劑的脫硝效率達到93-98%。實施例3本實施例制作顆粒狀Vl-W5_Mo5催化劑，制作方法與實施例1相同，但配置溶液所 需的偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量不同，按焙燒好后催化劑中活性成分V、W、Mo的含量 分別為1%、5%、5%計算偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量，加入到草酸溶液中以制備催化 劑Vl-W5-Mo5。Vl-W5-Mo5顆粒狀催化劑在反應溫度為250-350°C、氨氮比為1 1、空速為 8000/h條件下，催化劑的脫硝效率達到90-98%。三種成分的催化劑催化活性都隨反應溫度而變，催化活性與反應溫度關系如圖2 所示。
權利要求
一種鈦基顆粒狀催化劑，其特征是，它以TiO2為載體，活性成分為V2O5、WO3和MoO3，各組分的重量份比為V2O5 1 3份，WO3 1 7份，MoO3 1 7份，TiO2載體83 97份。
2.根據權利要求1所述的鈦基顆粒狀催化劑，其特征是，粒徑為0.25mm 0. 6mm。
3.一種鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，其特征是，包括如下步驟(1)用分析純草酸與去離子水配成草酸溶液，按焙燒好后催化劑活性成分的含量計算 偏釩酸銨、鎢酸銨、鉬酸銨的用量，將偏釩酸銨、鎢酸銨及鉬酸銨加入到草酸溶液中，攪拌均 勻使其全部溶解；(2)按焙燒好后催化劑中載體TiO2的含量取TiO2粉末加入溶液中，攪拌均勻；(3)蒸干溶液并在烘箱中干燥，在電阻爐中焙燒制得顆粒狀催化劑。
4.根據權利要求3所述的鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，其特征是，所述的草酸用量 為總藥品質量的4.5%，草酸溶液pH為3。
5.根據權利要求3所述的鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，其特征是，所述的偏釩酸 銨、鎢酸銨、鉬酸銨、TiO2粉末的用量以質量份比V2O5 1-3份，WO3 1-7份，MoO3 1-7份， Ti0283-97 份計算。
6.根據權利要求3所述的鈦基顆粒狀催化劑的制備方法，其特征是，步驟(3)所述的蒸 干為在80-90°C下恒溫水浴蒸干；所述的干燥在105-110°C下干燥24小時；所述的焙燒在 500°C下燒4小時。
7.權利要求1所述的鈦基顆粒狀催化劑在煙氣SCR脫硝技術中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種鈦基顆粒狀催化劑及其制備方法和應用，按重量份比為V2O5 1-3份、WO3 1-7份、MoO3 1-7份、TiO2載體83-97份，將偏釩酸銨、鎢酸銨及鉬酸銨、TiO2粉末加入到草酸溶液中，攪拌均勻使其全部溶解；然后蒸干溶液并在烘箱中干燥，在電阻爐中焙燒制得；所述催化劑用于煙氣SCR脫硝技術中。本發明催化劑成分簡單，因此便于制作，而且降低了其他活性成分對主要活性成分釩的影響，利用浸漬法制作催化劑，使得制作的催化劑中活性成分能夠均勻地分布于催化劑顆粒表面，催化劑的使用效率高，脫硝反應活性高。
文檔編號B01J23/30GK101972647SQ20101056086
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月26日 優先權日2010年11月26日
發明者丁立新, 王學同, 王學棟, 鄭威, 郝衛東 申請人:山東電力研究院