CN108671931A - 一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护科学与技术中的氮氧化物控制领域，具体涉及应用于抗中毒SCR脱硝催化剂的领域。本发明公开了一种具有抗中毒性能的商业SCR催化剂的改性或制备方法：通过浸渍法在商业钒钛催化剂中掺杂1‑10％的过渡金属铁，经过300‑500℃煅烧后，得到成品。该催化剂具有非常优良的抗磷、硫中毒能力，在垃圾焚烧厂、生物质电厂等高磷烟气条件下具有独特的优势。
Description
技术领域
本发明属于环境保护中的氮氧化物控制技术领域，特别涉及一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法。
背景技术
氮氧化物NOx是重要的大气污染物，是造成光化学烟雾、酸雨及温室效应等灾害的主要污染物之一，目前，NOx已经越来越受到人们的关注。燃煤电厂及其他工业窑炉已经成为氮氧化物的主要来源，因此，对固定源氮氧化物的排放控制正在逐渐加强。选择性催化还原技术(SCR)是当前广泛应用的固定源氮氧化物控制技术，具有优良的反应选择性和反应活性。常用的商业催化剂为钒基催化剂，其活性温度窗口在300-400℃，因此催化剂通常布置于高温、高尘烟气环境中，易受烟气中各种有毒组分的影响而中毒。催化剂中毒降低了催化剂活性和使用寿命，使电厂、垃圾焚烧厂系统运行成本增加。
磷广泛存在于化石燃料、污泥、食物残渣中，燃煤电厂与垃圾焚烧厂烟气中高浓度的磷化合物已经收到更多关注。对于传统钒基催化剂，磷既可以通过堵塞孔道造成催化剂物理中毒，也可以通过降低氧化还原性造成化学中毒。但是，截至目前，没有针对高磷烟气条件下的抗中毒SCR催化剂公开，因此，研究新型高效抗磷中毒的催化剂具有十分重要的实际意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，可使得SCR催化剂在高磷烟气条件下具有抗中毒特性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，对于商业化催化剂，包括如下步骤：
(1)将铁盐按照质量比溶解于去离子水中，等体积充分浸渍钒钛蜂窝催化剂1-12h；
(2)室温静置4-24h，80-150℃干燥1-24h，300-600℃焙烧3-6h，得到成品。
所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中一种或多种。
所述铁盐的质量分数为1-10％，以三氧化二铁计。
所述等体积法浸渍时间为3-12h。
一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，对于新抗中毒催化剂合成，包括如下步骤：
(1)将偏钒酸铵、偏钨酸铵、铁盐、草酸按照质量比溶解于去离子水中，加热至40-80℃，等体积充分浸渍钛白粉即二氧化钛1-12h；
(2)80-150℃干燥1-24h，300-600℃焙烧3-6h，得到成品。
所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中一种或多种。
所述铁盐的质量分数为1-10％，以三氧化二铁计，所用偏钒酸铵的质量分数为0.1-5％，以五氧化二钒计，所用偏钨酸铵的质量分数为1-15％，以三氧化钨计，所用草酸的质量等于偏钨酸铵质量的1-3倍。
等体积法浸渍时间为3-8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的改性活性液配方简单，活性负载操作易行，成本较低。
2.本发明改性后的催化剂活性不变，但是具备了较高的抗中毒能力。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例中使用的催化剂为商业化催化剂，其中V2O5质量为1％，其余为TiO2。
实施例一
一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性或制备方法
步骤一：使用球磨机将钒钛催化剂研磨为200-300目的粉末；
步骤二：将2.5g的Fe(NO3)3·9H2O溶于10ml去离子水中，配置成硝酸铁溶液待用。加热溶液至60℃，将步骤一所得到的催化剂10g，置于该溶液中浸渍搅拌至干；
步骤三：将步骤二得到的催化剂取出，于110℃干燥12h，烘干后的催化剂以2℃/min升温至400℃在空气气氛下煅烧5小时后得到再生催化剂。
实施例二
一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性或制备方法
步骤一：使用球磨机将钒钛催化剂研磨为200-300目的粉末；
步骤二：将1g的Fe2(SO4)3溶于10ml去离子水中，配置成硫酸铁溶液待用。加热溶液至60℃，将步骤一所得到的催化剂10g，置于该溶液中浸渍至干；
步骤三：将步骤二得到的催化剂取出，于110℃干燥12h，烘干后的催化剂以2℃/min升温至400℃在空气气氛下煅烧5小时后得到再生催化剂。
实施例三
一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性或制备方法
步骤一：将5g的Fe(NO3)3·9H2O、0.2g偏钒酸铵、1.6g偏钨酸铵、1.6g草酸溶于20ml去离子水中，搅拌溶解待用。
步骤二：加热溶液至60℃，将18g钛白粉(TiO2)加入溶液浸渍8h。
步骤三：将步骤二得到的催化剂取出，于110℃干燥12h，烘干后的催化剂以2℃/min升温至500℃在空气气氛下煅烧5小时后得到再生催化剂。
使用实施例1-3的抗中毒催化剂和原厂催化剂脱硝效率进行对比，并对比了模拟中毒5％质量分数的磷酸二氢铵的中毒催化剂的脱硝效率。催化剂脱硝率按如下公式计算：
脱硝效率η＝([NOX]in-[NOX]out)/[NOX]in×100％
[NOX]in为反应前反应器进口的NOx浓度(ppm)
[NOX]out为反应后出口气体中NOx的浓度(ppm)
测试条件为：温度150-400℃、常压、反应空速60000h-1，催化剂取0.2g，烟气浓度为500ppm NH3，500ppm NO，3％O2
下表总结了上述实施例的实验结果。
可见经过本申请改性过后的催化剂，具有良好的抗中毒性能。
Claims (8)
1.一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，其特征在于，对于商业化催化剂，包括如下步骤：
(1)将铁盐按照质量比溶解于去离子水中，等体积充分浸渍钒钛蜂窝催化剂1-12h；
(2)室温静置4-24h，80-150℃干燥1-24h，300-600℃焙烧3-6h，得到成品。
2.根据权利要求1所述具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，其特征在于，所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，其特征在于，所述铁盐的质量分数为1-10％，以三氧化二铁计。
4.根据权利要求1或2所述具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，其特征在于，所述等体积法浸渍时间为3-12h。
5.一种具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，其特征在于，对于新抗中毒催化剂合成，包括如下步骤：
(1)将偏钒酸铵、偏钨酸铵、铁盐、草酸按照质量比溶解于去离子水中，加热至40-80℃，等体积充分浸渍钛白粉即二氧化钛1-12h；
(2)80-150℃干燥1-24h，300-600℃焙烧3-6h，得到成品。
6.根据权利要求5所述具有抗中毒性能的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁盐为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中一种或多种。
7.根据权利要求5或6所述具有抗中毒性能的脱硝催化剂的改性方法，其特征在于，所述铁盐的质量分数为1-10％，以三氧化二铁计，所用偏钒酸铵的质量分数为0.1-5％，以五氧化二钒计，所用偏钨酸铵的质量分数为1-15％，以三氧化钨计，所用草酸的质量等于偏钨酸铵质量的1-3倍。
8.根据权利要求5所述具有抗中毒性能的SCR催化剂的制备方法，其特征在于，等体积法浸渍时间为3-8h。
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