本發明涉及催化劑領域,具體涉及一種耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑及其制備方法。
背景技術:
我國的能源結構以煤炭為主,燃煤電廠在生產過程中產生大量的粉塵、SOx、NOx和有害金屬元素等。煙氣中排放的氮氧化物(NOx)對環境的危害比硫化物更為嚴重,大氣中的NOx能引起酸雨、光化學煙霧、地表水富營養化等破壞生態環境并危及人類健康的一系列問題。
選擇性催化還原法(selective catalytic reduction,SCR)以其反應溫度較低,凈化率高,運行可靠,二次污染小等優點,在發達國家已成為脫除NOx的首選方法。在SCR技術中,催化劑是核心,其成本約占SCR系統總成本的20%~40%,催化劑的性能直接影響NOx的脫除效果。
傳統用于除去氮氧化物的催化劑雖然在適宜溫度范圍內可以除去氮氧化物,但是,仍然存在催化劑難以適應高溫,使用壽命短,制作過程不容易成型脫模,且孔隙度不理想等不足。部分適用于高溫環境的催化劑存在比表面不大,脫硝效率不理想的問題。
技術實現要素:
針對上述問題,本發明提出一種耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法,可以適用于高溫條件,比表面積大,使用壽命長,催化效率高。
本發明是通過以下技術方案解決上述問題的:
一種耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑,所述催化劑組成為:
進一步,為了提高復合材料的耐高溫性能及催化劑的穩定性,陶瓷粉體為SiC-Al2O3復合載體。
進一步,為了提高催化劑的比表面積,SiC-Al2O3復合載體中,碳化硅粒徑為100~500nm。
進一步,SiC-Al2O3復合載體中,SiC和Al2O3的質量比為2:1~3:1。
進一步,SiC-Al2O3復合載體的制備包括如下步驟:
(1)SiC表面改性:碳化硅粉體加入濃度為0.01~0.02mol/L十二烷基磷酯三乙醇胺的醇溶液中,60~80℃溫度下攪拌4~6h,40~60℃真空干燥4~6h;
(2)SiC-Al2O3復合載體的制備:將上述改性后干燥SiC加入質量分數為4~8%的氯化鋁水溶液中,20~30℃下攪拌均勻,再加入質量分數為15~25%的碳酸鈉溶液,攪拌至溶液產生白色膠狀沉淀,沉淀完全后,靜置老化4~6h;
老化后沉淀物依次使用PH為8~9的堿性溶液和蒸餾水洗滌,洗滌完成后,40~70℃真空干燥,即得所述SiC-Al2O3復合載體。
一種制備耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑的方法,包括如下步驟:將原料按照配方混煉;預擠出;陳腐;擠出;干燥;煅燒;模塊組裝。
進一步,為了使物料中水分更均勻,陳腐為在濕度40~50%下陳腐24~48h。
進一步,為了充分干燥催化劑,干燥為50~70℃干燥20~24h。
進一步,為了充分活化催化劑,煅燒為550~650℃煅燒30~33h。
與現有技術相比,本發明優點在于:
耐高溫,比表面積大,催化活性高,壽命長;SCR脫硝催化劑中加入SiC-Al2O3復合載體,陶瓷粉體復合載體的加入提高了催化劑的耐高溫性能和催化劑的穩定性;納米級粉體的加入提高了催化劑的比表面積,從而拓寬了催化劑的工作溫度窗口;二氧化鋯的加入提高了催化劑的催化效率,二氧化鈰提高了二氧化鋯高溫下的穩定性,從而延長了催化劑的使用壽命。
具體實施方式
實施例1
(1)SiC-Al2O3復合載體的制備:取粒徑為100nm的碳化硅粉體加入濃度為0.01mol/L的十二烷基磷酯酯三乙醇胺醇溶液中,60℃溫度下攪拌4h,抽濾,依次使用乙醇和蒸餾水洗滌后,40℃真空干燥4h;
將上述改性后干燥粉體置于質量分數為4%的氯化鋁水溶液中,20℃下攪拌均勻,再加入質量分數為15%的碳酸鈉溶液,攪拌至溶液產生白色膠狀沉淀,沉淀完全后,室溫靜置老化4h;
老化后沉淀物依次使用PH為8的弱堿性溶液和蒸餾水洗滌,分別洗滌4~5次,洗滌完成后,40℃真空干燥,即得所述SiC-Al2O3復合載體,其中SiC和Al2O3的質量比為2:1。
(2)催化劑的制備:混煉機中分別加入催化劑組成原料,其組分及質量分數分別為:步驟(1)中制備的SiC-Al2O3復合載體60wt%,三氧化鎢20wt%,五氧化二釩2wt%,玻璃纖維5wt%,紙漿棉1wt%,硬脂酸2wt%,聚氧化乙烯3wt%,二氧化鈰4wt%和二氧化鋯3wt%,混煉均勻,預擠出;
為了使催化劑中水分更均勻,預擠出催化劑在濕度為50%條件下放置24h;再在混煉機中混煉,擠出;擠出原料再在50℃干燥箱中干燥20h,干燥后催化劑置于馬弗爐中550℃下煅燒30h,自然冷卻至室溫,放置到催化劑模塊箱中,組裝催化劑模塊,即得耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑。
實施例2
(1)SiC-Al2O3復合載體的制備:取粒徑為300nm的碳化硅粉體加入濃度為0.02mol/L的十二烷基磷酯酯三乙醇胺醇溶液中,70℃溫度下攪拌5h,抽濾,依次使用乙醇和蒸餾水洗滌后,50℃真空干燥5h;
將上述改性后干燥粉體置于質量分數為6%的氯化鋁水溶液中,25℃下攪拌均勻,再加入質量分數為20%的碳酸鈉溶液,攪拌至產生白色膠狀沉淀,沉淀完全后,室溫靜置老化5h;
老化后沉淀物依次使用PH為9的弱堿性溶液和蒸餾水洗滌,分別洗滌4~5次,洗滌完成后,50℃真空干燥,即得所述SiC-Al2O3復合載體,其中SiC和Al2O3的質量比為2.5:1。
(2)催化劑的制備:混煉機中分別加入催化劑組成原料,其組分及質量分數分別為:步驟(1)中制備的SiC-Al2O3復合載體65wt%,三氧化鎢10wt%,五氧化二釩4wt%,玻璃纖維3wt%,紙漿棉3t%,硬脂酸3wt%,聚氧化乙烯3wt%,二氧化鈰4wt%和二氧化鋯5wt%,混煉均勻,預擠出;
為了使催化劑中水分更均勻,預擠出催化劑在濕度為45%條件下放置25h;再在混煉機中混煉,擠出;擠出原料再在60℃干燥箱中干燥22h,干燥后催化劑置于馬弗爐中600℃下煅燒31h,自然冷卻至室溫,放置到催化劑模塊箱中,組裝催化劑模塊,即得耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑。
實施例3
(1)SiC-Al2O3復合載體的制備:取粒徑為500nm的碳化硅粉體加入濃度為0.015mol/L的十二烷基磷酯酯三乙醇胺醇溶液中,80℃溫度下攪拌6h,抽濾,依次使用乙醇和蒸餾水洗滌后,60℃真空干燥6h;
將上述改性后干燥粉體置于質量分數為8%的氯化鋁水溶液中,30℃下攪拌均勻,再加入質量分數為20%的碳酸鈉溶液,攪拌至產生白色膠狀沉淀,沉淀完全后,室溫靜置老化6h;
老化后沉淀物依次使用PH為8.5的弱堿性溶液和蒸餾水洗滌,分別洗滌4~5次,洗滌完成后,70℃真空干燥,即得所述SiC-Al2O3復合載體,其中SiC和Al2O3的質量比為3:1。
(2)催化劑的制備:混煉機中分別加入催化劑組成原料,其組分及質量分數分別為:步驟(1)中制備的SiC-Al2O3復合載體70wt%,三氧化鎢11wt%,五氧化二釩3wt%,玻璃纖維2wt%,紙漿棉5wt%,硬脂酸4wt%,聚氧化乙烯1wt%,二氧化鈰2wt%和二氧化鋯2wt%,混煉均勻,預擠出;
為了使催化劑中水分更均勻,預擠出催化劑在濕度為45%條件下放置48h;再在混煉機中混煉,擠出;擠出原料再在70℃干燥箱中干燥24h,干燥后催化劑置于馬弗爐中650℃下煅燒33h,自然冷卻至室溫,放置到催化劑模塊箱中,組裝催化劑模塊,即得耐高溫SCR煙氣脫硝催化劑。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。