專利名稱：一種高溫煙氣scr脫硝催化劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及火電廠煙氣脫硝技術領域，特別涉及一種負載有TiO2-SiO2涂層的堇 青石蜂窩陶瓷催化劑的制備方法及其在煙氣選擇性催化還原(SCR)脫硝中的應用。
背景技術：
NOx是污染大氣的主要有害物質(zhì)之一，燃煤是產(chǎn)生大量NOx的主要途徑之一，尤其 是火電廠燃煤，約占NOx排放的50%。相對于其它技術而言，選擇性催化還原法(SCR)利用 氨、尿素及低碳烴為還原劑，通過催化劑有選擇性地還原廢氣中的NOx轉化為非污染元素分 子N2和H2O,具有成本低和效率高的特點，是目前應用最為廣泛的脫硝技術。催化劑是SCR脫硝工藝的核心技術，也是SCR脫硝裝置最昂貴的部分，約占總投資 的30%。而V2O5-WO3系列催化劑是目前國際上最普遍應用的煙氣脫硝SCR催化劑。由于 火電廠鍋爐出口煙氣風量大、粉塵多，要求催化劑床層具有高強度和床層低壓降。因此催化 劑需要制備成高強度的整體構件型?，F(xiàn)有的整體型釩基催化劑有波紋纖維為基材的平板型 和蜂窩陶瓷型(梁斌，蔣煒，胡俊文，化工學報，2006，57 (8) :1911-1917)。催化劑成型技術 分為整體擠壓成型和表面涂覆技術(Avila，P.，M. Montes, et al. Chemical Engineering Journal, 2005,109(1-3) :11_36)。其中整體擠壓成型需要預先制備好的催化劑粉末，然 后催化劑與粘結劑、粘土等材料混合揉捏，通過成型機擠壓成型(CN200810238495.6 ;CN 200910044963. 0 ；Cristallo G.，Roncari E.，Rinaldo A.，et al. Applied Catalysis A General 2001,209 :249_256)，此種制備方法成型的催化劑往往強度不高，并且催化劑消耗 量大，成本高。表面涂覆技術則以堇青石陶瓷材料為整體材料基底(CN200710188005. 1 ；CN 200410026287. 1 ；田柳青，葉代啟·環(huán)境科學，2004，25 (1) :7_13)，配制催化劑與粘結劑的 浸漬漿液，通過涂覆技術在堇青石表面負載活性成份，此種制備方法雖然使催化劑的強度 得到很大提高，但是表面活性組分涂覆不均勻，并且活性組分在表面易脫落。因此如何在保 持催化劑強度的前體下，提高SCR整體催化劑表面活性組分的均勻性和粘附性成為目前此 類催化劑迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對整體V2O5-WO3系列催化劑制備技術中工藝復雜、成本高、以及催 化劑表面活性組分負載均勻性和粘附性差的缺點，提供一種在蜂窩堇青石載體表面催化劑 原位負載制備方法，無需配制漿液和粘結劑，活性組分可以高度分散在堇青石表面，表面所 形成的催化劑活性層具有高粘附性和均勻性。本發(fā)明采用的技術方案如下一種高溫煙氣SCR脫硝催化劑，所述的催化劑由載體和負載于載體上的活性組分 組成，所述的活性組分為v205、W03、Mo03、SO42-中的兩種以上的混合，所述活性組分的負載 量為2 15wt%，其特征在于所述載體為負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷，所述 TiO2-SiO2涂層的負載量為5 30wt%，所述負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷按以下方法制備得到(1)取堇青石蜂窩陶瓷，浸入1 5wt%的硝酸溶液中進行表面活化，充分浸漬后 取出，通常浸漬30 60分鐘，然后用去離子水沖洗后在80 150°C下干燥3 12小時，得 到表面活化過的堇青石蜂窩陶瓷；(2) 10 60wt%的硫酸氧鈦水溶液中加入5 27wt%的硅溶膠，得到涂層浸漬液， 所述涂層浸漬液中硫酸氧鈦和二氧化硅的物質(zhì)的量之比為1. 0 0. 01 2. 0 ；(3)將步驟(1)得到的表面活化過的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于步驟(2)得到 的涂層浸漬液中，充分浸漬后取出，通常浸漬10 30分鐘，高壓氣流吹去殘余的液體，在 60 120°C干燥10 100分鐘，得到干燥后的堇青石載體，將干燥后的堇青石載體完全浸 沒于5 25wt%的堿溶液中，所述堿溶液為氨水、氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液，優(yōu)選為5 25wt %的氨水，浸漬10 60min后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在60 120°C干燥3 10小時，然后重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重復上述操作至堇青石蜂窩陶瓷表面的涂層 的負載量以堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量計為5 30wt %，最后在400 650°C焙燒3 10小時， 得到所述負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷。本發(fā)明所述的so42_通常來源于硫酸。本發(fā)明所述的涂層浸漬液中硫酸氧鈦和二氧化硅的物質(zhì)的量之比為 1.0 0. 01 2.0，優(yōu)選 1 0.2 1.0。本發(fā)明所述活性組分可以選擇各種可進行煙氣選擇性催化還原的活性成分，如 V2O5, WO3> MoO3> SO42-的兩種以上的混合，優(yōu)選活性組分為V205、W03、、Mo03、SOf，所述V205、 W03、Mo03、S0:的物質(zhì)的量之比為 1. 0 0.5 10 0. 05 1. 0 0. 05 1. 0。所述的活性組分可按如下方法負載于載體上將偏鎢酸銨、偏釩酸銨、鉬酸銨、濃 硫酸(98% )用有機酸水溶液溶解，所述有機酸為可使偏鎢酸銨和偏釩酸銨還原的有機酸， 配置得到活性組分浸漬液；將負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于活性組 分浸漬液中，浸漬10 60min取出，80 120°C干燥3 10小時，然后重新浸沒于上述活 性組分浸漬液中，重復上述操作至活性組分的負載量以負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂 窩陶瓷的質(zhì)量計為2 15wt%，最后在400 650°C焙燒3 10小時，得到所述高溫SCR 脫硝催化劑。更具體的，所述活性組分為V205、W03、Mo03、S042-時，所述催化劑按以下方法制備得 到(1)取堇青石蜂窩陶瓷，浸入1 5wt%的硝酸溶液中進行表面活化，充分浸漬后 取出，用去離子水沖洗后在80 150°C下干燥3 12小時，得到表面活化后的堇青石蜂窩 陶瓷；(2) 10 60wt%的硫酸氧鈦水溶液中加入5 27襯％的硅溶膠，得到涂層浸漬液， 所述涂層浸漬液中硫酸氧鈦和二氧化硅的物質(zhì)的量之比為1. 0 0. 01 2. 0 ；(3)將步驟(1)得到的表面活化過的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于步驟(2)得到的 涂層浸漬液中，充分浸漬后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在60 120°C干燥10 100分 鐘，得到干燥后的堇青石載體，將干燥后的堇青石載體完全浸沒于5 25wt%氨水溶液中， 浸漬10 60min后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在60 120°C干燥3 10小時，然后 重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重復上述操作至堇青石蜂窩陶瓷表面的涂層的負載量以堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量計為5 30wt%，最后在400 650°C焙燒3 10小時，得到所述負 載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷；(4)偏鎢酸銨、偏釩酸銨、鉬酸銨和硫酸(98% )溶于2 10襯％的有機酸水溶液 中，所述有機酸為草酸、檸檬酸或蘋果酸，優(yōu)選草酸，配置得到總質(zhì)量濃度為5 40襯％濃 度的活性組分浸漬液，所述活性組分浸漬液中偏鎢酸銨以WO3的物質(zhì)的量計量，偏釩酸銨以 V2O5的物質(zhì)的量計量、鉬酸銨以MoO3的物質(zhì)的量計量，硫酸以SO/—的物質(zhì)的量計量，V2O5, WO3> MoO3> SO,的物質(zhì)的量之比為 1. O 0. 5 10 0. 05 1. 0 0. 05 1. 0 ；(5)將步驟(3)得到的負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于步 驟(4)得到的活性組分浸漬液中，浸漬10 60min取出，高壓氣流吹去殘余的液體，80 120°C干燥3 10小時，然后重新浸沒于上述活性組分浸漬液中，重復上述操作至活性組分 的負載量以負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量計為2 15wt %，最后在400 650°C焙燒3 10小時，得到所述高溫SCR脫硝催化劑。本發(fā)明所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑可應用于煙氣選擇性催化還原脫硝。更具體的，所述催化反應在氣固反應裝置上進行取所述催化劑，置于反應管等溫 區(qū)，煙氣進入反應管，在反應管內(nèi)經(jīng)催化劑作用進行選擇性催化還原脫硝反應，所述的反應 溫度為250 400°C，反應空速為10000 SOOOOr10以鋼氣瓶來模擬煙氣組成，煙氣中包括NO、02、N2, NH3, NO和NH3體積分數(shù)均為 0. 05%,O2體積分數(shù)為5%，其余為N2,反應空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，氣體流量、組成由質(zhì)量流量計調(diào) 節(jié)和控制。氣體分析采用德圖TEST0350-XL煙氣分析儀，為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準確性， 每個工況至少穩(wěn)定30分鐘。本發(fā)明提供的高溫煙氣SCR催化劑有益效果主要體現(xiàn)在使用廉價的TiOSO4和硅 溶膠為原料，通過原位沉淀法負載到堇青石蜂窩陶瓷基材上，表面形成非常均勻和牢固的 TiO2-SiO2涂層，并且得到的TiO2-SiO2涂層具有高的比表面積，適合的酸強度，可以有效地 起到助催化作用；活性組分則通過濕浸漬法負載在TiO2-SiO2涂層上，完全避免了懸浮液浸 涂中漿液損失嚴重、涂層不均勻的問題。


圖1為堇青石蜂窩陶瓷表面SEM圖。圖2為實施例1中負載TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷表面SEM圖。圖3為實施例1制備的整體蜂窩陶瓷型“V205-W03-Mo03-S0427Ti02-Si02/堇青石” 催化劑表面SEM圖
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于 此實施例1取堇青石蜂窩陶瓷2. IOmmX 50mm)，完全浸沒于1. Owt %的硝酸溶液中浸漬 60分鐘，然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在110°C下干燥12h，得到表 面活化過堇青石蜂窩陶瓷備用。
取27wt%的硅溶膠5. 0g、硫酸氧鈦30. Og溶于150ml水中得到涂層浸漬液，將表 面活化過的堇青石蜂窩陶瓷在涂層浸漬液中浸漬20分鐘，將堇青石取出，用高壓氣槍吹掉 表面的流動液滴，再在110°C干燥30分鐘。將干燥后的堇青石完全浸沒于25襯％氨水中浸 漬20分鐘，進行原位水解沉淀。取出后用高壓氣吹去表面的氨水液滴，再在110°C干燥4h， 得到1次浸漬涂層的堇青石。將1次浸漬涂層的堇青石重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重 復以上操作，直到TiO2-SiO2涂層的負載量為10wt%。然后放入馬弗爐550°C焙燒5小時， 得到負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨(NH4VO3) 1. 95g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再 加入偏鎢酸銨((NH4) 6ff7024 · 6H20) 20. 5g，鉬酸銨((NH4) 2Mo207) 1. 0g, 98wt %濃硫酸 0. 5g，得 到22wt% %濃度的活性組分浸漬液。將負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷在活性組 分浸漬中浸漬20分鐘，用高壓氣吹去表面的液滴，然后在110°C干燥4小時，然后重新浸沒 于上述活性組分浸漬液中，重復以上操作，直到活性組分的負載量為3wt%。然后在馬弗爐 550°C焙燒5小時，得到整體蜂窩陶瓷型SCR催化劑。實施例2取堇青石蜂窩陶瓷2. 5g(Φ IOmmX 50mm)，完全浸沒于2wt%的硝酸溶液中浸漬30 分鐘，然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在iio°c下干燥i2h，得到表面 活化過堇青石載體蜂窩陶瓷備用。取27wt%的硅溶膠42g、硫酸氧鈦30. Og溶于150ml水中得到涂層浸漬液，將表面 活化過的堇青石蜂窩陶瓷在涂層浸漬液中浸漬10分鐘，將堇青石取出，用高壓氣槍吹掉表 面的流動液滴，再在110°c干燥30分鐘。將干燥后的堇青石完全浸沒于5wt% NaOH溶液中 浸漬20分鐘，進行原位水解沉淀。取出后用高壓氣吹去表面的液滴，然后在110°C干燥4h， 得到1次浸漬涂層的堇青石。將1次浸漬涂層的堇青石重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重 復以上操作，直到TiO2-SiO2涂層的負載量為10wt%。然后放入馬弗爐550°C焙燒5小時。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨5. 85g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再加入偏鎢 酸銨20. 5g，鉬酸銨((NH4)2Mo207)0. 3g，98wt%濃硫酸0. 5g，得到活性組分浸漬液。將負載 有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷在活性組分浸漬中浸漬20分鐘，用高壓氣吹去表面的 液滴，然后在110°C干燥4小時，然后重新浸沒于上述活性組分浸漬液中，重復以上操作，直 到活性組分的負載量為5wt%。然后在馬弗爐550°C焙燒5小時，得到整體蜂窩陶瓷型SCR 催化劑。實施例3取堇青石蜂窩陶瓷2. 5g(Φ IOmmX 50mm)，放入3wt%的硝酸溶液中浸漬40分鐘， 然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在150°C下干燥12h，得到表面活化 過堇青石載體蜂窩陶瓷備用。取27襯％的硅溶膠83. 0g、硫酸氧鈦30. Og溶于150ml水中得到涂層浸漬液，將表 面活化過的堇青石蜂窩陶瓷在涂層浸漬液中浸漬20分鐘，將堇青石取出，用高壓氣槍吹掉 表面的流動液滴，再在110°C干燥30分鐘。將干燥后的堇青石完全浸沒于25襯％氨水中浸 漬20分鐘，進行原位水解沉淀。取出后用高壓氣吹去表面的氨水液滴，然后在110°C干燥 4h，得到1次浸漬涂層的堇青石。將1次浸漬涂層的堇青石重新浸沒于上述涂層浸漬液中， 重復以上操作，直到TiO2-SiO2涂層的負載量為10wt%。然后放入馬弗爐550°C焙燒5小時。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨8. 75g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再加入偏鎢 酸銨6. 0g，鉬酸銨((MM)2Mo2O7) 6. 38，98襯％濃硫酸0. 5g，得到活性組分浸漬液。將負載了 TiO2-SiO2載體膜的堇青石在溶液中浸漬20分鐘，用高壓氣吹去表面的液滴，然后在iio°c 干燥4h。重復以上操作，直到負載量為3wt%。然后在馬弗爐550°C焙燒5小時，得到整體 蜂窩陶瓷型SCR催化劑。實施例4取堇青石蜂窩陶瓷2. 5g(Φ IOmmX 50mm)，放入2wt%的硝酸溶液中浸漬50分鐘， 然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在80°C下干燥12h，得到表面活化過 堇青石載體蜂窩陶瓷備用。取27襯％的硅溶膠10. 0g、硫酸氧鈦25. Og溶于150ml水中得到涂層浸漬液，將表 面活化過的堇青石蜂窩陶瓷在涂層浸漬液中浸漬20分鐘，將堇青石取出，用高壓氣槍吹掉 表面的流動液滴，再在110°C干燥30分鐘。將干燥后的堇青石完全浸沒于25%氨水中浸漬 20分鐘，進行原位水解沉淀。取出后用高壓氣吹去表面的氨水液滴，然后在110°C干燥4h， 得到1次浸漬涂層的堇青石。將1次浸漬涂層的堇青石重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重 復以上操作，直到TiO2-SiO2涂層的負載量為10wt%。然后放入馬弗爐550°C焙燒5小時。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨14. 60g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再加入偏鎢 酸銨10. 0g，鉬酸銨((MM)2Mo2O7) 10. 58，98襯％濃硫酸0. 5g，得到活性組分浸漬液。將負載 了 TiO2-SiO2載體膜的堇青石在溶液中浸漬20分鐘，用高壓氣吹去表面的氨水液滴，然后在 110°C干燥10h。重復以上操作，直到負載量為3wt%。然后在馬弗爐550°C焙燒5小時，得 到整體蜂窩陶瓷型SCR催化劑。實施例5取堇青石蜂窩陶瓷2. 5g(Φ IOmmX 50mm)，完全浸沒于4wt%的硝酸溶液中浸漬40 分鐘，然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在100°C下干燥12h，得到表面 活化過堇青石載體蜂窩陶瓷備用。取IOwt %的硅溶膠2. 0g、硫酸氧鈦35. Og溶于150ml水中得到涂層浸漬液，將表 面活化過的堇青石蜂窩陶瓷在涂層浸漬液中浸漬20分鐘，將堇青石取出，用高壓氣槍吹掉 表面的流動液滴，再在60°C干燥100分鐘，得到1次浸漬涂層的堇青石。將1次浸漬涂層的 堇青石重新浸沒于上述涂層浸漬液中，將干燥后的堇青石完全浸沒于25%氨水中浸漬60 分鐘，進行原位水解沉淀。取出后用高壓氣吹去表面的氨水液滴，然后在60°C干燥10h。重 復以上操作，直到TiO2-SiO2涂層的負載量為5wt%。然后放入馬弗爐650°C焙燒3小時。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨5. 85g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再加入偏鎢 酸銨20. 5g，鉬酸銨((NH4) 2Mo207) 1. 0g, 98wt%濃硫酸0. 5g，得到24wt% %濃度的活性組分 浸漬液。將負載了 TiO2-SiO2載體膜的堇青石在溶液中浸漬10分鐘，用高壓氣吹去表面的 液滴，然后在80°C干燥10h。重復以上操作，直到負載量為為2wt%。然后在馬弗爐550°C 焙燒3小時，得到負載量整體蜂窩陶瓷型SCR催化劑。實施例6取堇青石蜂窩陶瓷2. 5g(Φ IOmmX 50mm)，完全浸沒于5wt%的硝酸溶液中浸漬60 分鐘，然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在iio°c下干燥i2h，得到表面
8活化過堇青石載體蜂窩陶瓷備用。取27wt%的硅溶膠20. 0g、硫酸氧鈦30. Og溶于150ml水中得到涂層浸漬液，將表 面活化過的堇青石蜂窩陶瓷在涂層浸漬液中浸漬20分鐘，將堇青石取出，用高壓氣槍吹掉 表面的流動液滴，再在120°C干燥10分鐘。將干燥后的堇青石完全浸沒于25%氨水中浸漬 10分鐘，進行原位水解沉淀。取出后用高壓氣吹去表面的氨水液滴，然后在120°c干燥3h， 得到1次浸漬涂層的堇青石。將1次浸漬涂層的堇青石重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重 復以上操作，直到TiO2-SiO2涂層的負載量為30wt%。然后放入馬弗爐400°C焙燒10小時。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨5. 85g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再加入偏鎢 酸銨20. 5g，鉬酸銨1. 0g，98wt%濃硫酸2. 5g，得到24wt% %濃度的活性組分浸漬液。將負 載了 TiO2-SiO2載體膜的堇青石在溶液中浸漬60分鐘，用高壓氣吹去表面的液滴，然后在 120°C干燥3h。重復以上操作，直到負載量為15wt%。然后在馬弗爐400°C焙燒10小時，得 到整體蜂窩陶瓷型SCR催化劑。實施例7與實施例2催化劑的制備過程相同，不同之處為催化劑最后的焙燒溫度為650°C。對比例1與實施例2制備方法相同，只是在堇青石載體上沒有TiO2-SiO2涂層制備這一步
馬聚ο取堇青石蜂窩陶瓷2. 5g(Φ IOmmX 50mm)，完全浸沒于2wt%的硝酸溶液中浸漬30 分鐘，然后用去離子水沖洗堇青石，洗去表面雜質(zhì)，放入烘箱在iio°c下干燥i2h，得到表面 活化過堇青石載體蜂窩陶瓷備用。在IOOml蒸餾水中加入偏釩酸銨5. 849g，再加4. 4g草酸，攪拌至溶解，再加入偏鎢 酸銨20. 5g，鉬酸銨((MM)2Mo2O7) 1. 5g，98wt%濃硫酸0. 5g。將無涂層的表面活化過的堇青 石在溶液中浸漬20分鐘，用高壓氣吹去表面的液滴，然后在110°C干燥4h。重復以上操作， 直到負載量為5wt%。然后在馬弗爐550°C焙燒5小時，得到負載量5襯％的整體蜂窩陶瓷 型SCR催化劑。實施例8將實施例和對比例制備的催化劑放置在自制管式SCR反應器中進行評價。以鋼氣 瓶來模擬煙氣組成，煙氣中包括N0、02、N2、NH3，NO和NH3體積分數(shù)均為0. 05%, O2體積分數(shù) 為5%，其余為N2，反應空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，氣體流量、組成由質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)和控制。氣體分 析采用德圖TEST0350-XL煙氣分析儀，為了保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準確性，每個工況至少穩(wěn) 定30分鐘。結果如表1所示表1實施例和對比例制備催化劑的脫硝活性
權利要求
一種高溫煙氣SCR脫硝催化劑，所述的催化劑由載體和負載于載體上的活性組分組成，所述的活性組分為V2O5、WO3、MoO3、SO42 中的兩種以上的混合，所述活性組分的負載量為2~15 wt%，其特征在于所述載體為負載有TiO2 SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷，所述TiO2 SiO2涂層的負載量為5~30 wt%，所述負載有TiO2 SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷按以下方法制備得到(1)取堇青石蜂窩陶瓷，浸入1~5wt％的硝酸溶液中進行表面活化，充分浸漬后取出，用去離子水沖洗后在80~150 ℃下干燥3~12小時，得到表面活化過的堇青石蜂窩陶瓷；(2)10~60 wt％的硫酸氧鈦水溶液中加入5~27 wt％的硅溶膠，得到涂層浸漬液，所述涂層浸漬液中硫酸氧鈦和二氧化硅的物質(zhì)的量之比為1.0︰0.01~2.0；(3)將步驟(1)得到的表面活化過的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于步驟(2)得到的涂層浸漬液中，充分浸漬后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在60~120℃干燥10~100分鐘，得到干燥后的堇青石載體，將干燥后的堇青石載體完全浸沒于5~25 wt%的堿溶液中，所述堿溶液為氨水、氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液，浸漬10~60min后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在60~120 ℃干燥3~10小時，然后重新浸沒于上述涂層浸漬液中，重復上述操作至堇青石蜂窩陶瓷表面的涂層的負載量以堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量計為5~30 wt%，最后在400~650℃焙燒3~10 小時，得到所述負載有TiO2 SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷。
2.如權利要求1所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑，其特征在于所述步驟(1)中，所述充 分浸漬的時間為3(Γ60分鐘。
3.如權利要求1所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑，其特征在于所述步驟(2)中，所述的 涂層浸漬液中硫酸氧鈦和二氧化硅的物質(zhì)的量之比為1 :0. 2 1. 0。
4.如權利要求1所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑，其特征在于所述的活性組分為V205、 WO3> MoO3> SO廣，所述 V2O5, WO3> MoO3> SO,的物質(zhì)的量之比為 1. 0 0. 5 10 0. 05 1. 0 0. 05 1. 0。
5.如權利要求1所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑，其特征在于所述堿溶液為5 25wt%氨水。
6.如權利要求4所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑，其特征在于所述的活性組分按如 下方法負載于載體上偏鎢酸銨、偏釩酸銨、硝酸鉬、濃硫酸硫酸用有機酸水溶液溶解，所 述有機酸為可使偏鎢酸銨和偏釩酸銨還原的有機酸，配置得到活性組分浸漬液；將負載 有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于活性組分浸漬液中，浸漬l(T60min取出， 8(T12(TC干燥;TlO小時，然后重新浸沒于上述活性組分浸漬液中，重復上述操作至活性 組分的負載量以負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量計為2 15 wt %，最后在 40(T65(TC焙燒3 10小時，得到所述高溫煙氣SCR脫硝催化劑。
7.如權利要求4所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑，其特征在于所述的催化劑按以下方 法制備得到(1)取堇青石蜂窩陶瓷，浸入廣5wt%的硝酸溶液中進行表面活化，充分浸漬后取出，用 去離子水沖洗后在8(T150 °C下干燥3 12小時，得到表面活化后的堇青石蜂窩陶瓷；(2)10^60 的硫酸氧鈦水溶液中加入5 27 的硅溶膠，得到涂層浸漬液，所述 涂層浸漬液中硫酸氧鈦和二氧化硅的物質(zhì)的量之比為1. 0 0. 0Γ2. 0 ；(3)將步驟(1)得到的表面活化過的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于步驟(2)得到的涂層浸漬液中，充分浸漬后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在6(T12(TC干燥IiTlOO分鐘， 得到干燥后的堇青石載體，將干燥后的堇青石載體完全浸沒于5 25 wt%氨水溶液中，浸漬 l(T60min后取出，高壓氣流吹去殘余的液體，在6(Tl2(TC干燥3 10小時，然后重新浸沒于 上述涂層浸漬液中，重復上述操作至堇青石蜂窩陶瓷表面的涂層的負載量以堇青石蜂窩陶 瓷的質(zhì)量計為5 30 wt%,最后在40(T650°C焙燒3 10小時，得到所述負載有TiO2-SiO2涂 層的堇青石蜂窩陶瓷；(4)偏鎢酸銨、偏釩酸銨、硝酸鉬和98濃硫酸溶于2 10 的有機酸水溶液中， 所述有機酸為草酸、檸檬酸或蘋果酸，配置得到總質(zhì)量濃度為5 40 wt%的活性組分浸漬液， 所述活性組分浸漬液中偏鎢酸銨以WO3的物質(zhì)的量計量，偏釩酸銨以V2O5的物質(zhì)的量計量， 硝酸鉬以MoO3的物質(zhì)的量計量，硫酸以S042_的物質(zhì)的量計量，V2O5, W03、Mo03、SO42-的物質(zhì) 的量之比為 1.0 0.5 10 0.05 1.0 0.05 1.0;(5)將步驟(3)得到的負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷完全浸沒于步驟(4) 得到的活性組分浸漬液中，浸漬l(T60min取出，高壓氣流吹去殘余的液體，8(T12(TC干燥 3 10小時，然后重新浸沒于上述活性組分浸漬液中，重復上述操作至活性組分的負載量以 負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷的質(zhì)量計為2 15 wt%，最后在40(T650°C焙燒；TlO 小時，得到所述高溫煙氣SCR脫硝催化劑。
8.如權利要求1所述的高溫煙氣SCR脫硝催化劑在煙氣選擇性催化還原脫硝中的應用。
9.如權利要求8所述的應用，其特征在于所述催化反應在氣固反應裝置上進行取 所述高溫煙氣SCR脫硝催化劑，置于反應管等溫區(qū)，煙氣進入反應管，在反應管內(nèi)經(jīng)催 化劑作用進行選擇性催化還原脫硝反應，所述的反應溫度為250 40(TC，反應空速為 10000^30000 1Γ1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫煙氣SCR脫硝催化劑，所述的催化劑由載體和負載于載體上的活性組分組成，其特征在于所述載體為負載有TiO2-SiO2涂層的堇青石蜂窩陶瓷，所述TiO2-SiO2涂層的負載量為5～30wt％。本發(fā)明使用廉價的TiOSO4和硅溶膠為原料，通過原位沉淀法負載到堇青石蜂窩陶瓷基材上，表面形成非常均勻和牢固的TiO2-SiO2涂層，并且得到的TiO2-SiO2涂層具有高的比表面積，適合的酸強度，可以有效地起到助催化作用。
文檔編號B01D53/90GK101961656SQ20101029812
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者盧晗鋒, 周小燕, 張峰, 陳銀飛, 黃海鳳 申請人:浙江工業(yè)大學