CN108786819A - 一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂及其制备方法，包括复合载体、助催化剂以及负载在所述复合载体上的活性组分，并且该催化剂中各组分的质量百分比为：复合载体50%～70%，助催化剂5%～15%,活性组分15％～45％；所述的复合载体由氧化锆、氧化铝和活性炭组成，并且该复合载体中各组分的质量百分比为：氧化锆40％～60％、氧化铝10％～20％和活性炭20％～50％；所述的助催化剂选自Na2O、NiO、ZnO中的一种或多种；所述的活性组分为Fe2O3、Na2O、过渡金属Mn或五氧化二钒中的一种或多种；本发明的脱硫脱硝催化剂活性高，性能稳定，可反复使用，不造成二次污染，更有利于降低单位脱除量下的电石渣用量，成本低、稳定性好、催化活性高。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硫脱硝治理技术领域，更具体地说，它涉及一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂及其制备方法。
背景技术
煤炭、石油等化石燃料的大量消耗，在促进经济快速发展的同时，所带来的大气污染问题也日益严重，二氧化硫、氮氧化物排放量呈上升趋势，其大量排放，严重危害生态环境和人类身体健康，治理大气污染迫在眉睫。二氧化硫、氮氧化物是主要的大气污染物之一，是酸雨、酸雾形成的元凶，与碳氢化合物共同作用形成光化学烟雾，对人类生物健康具有严重的威胁。对燃煤烟气及机动车中二氧化硫和氮氧化物的脱除是目前我国大气污染控制的主要任务。
目前国内主要采用脱硫脱硝一体化技术，即将单独脱硫技术与脱硝技术进行简单整合的一体化技术，其中脱硫主要采用湿法石灰石（FGD）技术，该方法具有技术成熟、脱硫效率高等优点，但也存在着占地面积大、运行费用高、废水及副产物石膏二次污染等问题；脱硝则主要采用选择性催化还原(SCR)技术，还原剂在催化剂的作用下，将NOX还原为氮气和水，催化剂是SCR技术的核心，V2O5/TiO2及其改性催化剂已经得到工业化应用。然而脱硫脱硝一体化技术不仅没有解决单独脱硫的诸多问题，而且国内SCR技术及所用催化剂几乎全部引自国外或依靠进口，投资和运行成本很高。同时脱硫脱硝技术可在一个过程内将烟气中的SO2和NOX同时脱除的技术，不仅节省了空间使设备资源得到有效配置，更重要的是工艺简单，降低了基建和运行成本。所以，开发同时脱硫脱硝工艺将是今后烟气治理技术发展的主要趋势，而相关催化剂及制备方法则是开发这一工艺的工作重心。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，包括复合载体、助催化剂以及负载在所述复合载体上的活性组分，并且该催化剂中各组分的质量百分比为：复合载体50%～70%，助催化剂5%～15%,活性组分15％～45％。
作为本发明进一步的改进方案，所述的复合载体由氧化锆、氧化铝和活性炭组成，并且该复合载体中各组分的质量百分比为：氧化锆40％～60％、氧化铝10％～20％和活性炭20％～50％。
作为本发明进一步的改进方案，所述的助催化剂选自Na2O、NiO、ZnO中的一种或多种。
作为本发明进一步的改进方案，所述的活性组分为Fe2O3、Na2O、过渡金属Mn或五氧化二钒中的一种或多种。
作为本发明进一步的改进方案，该脱硫脱硝的催化剂的比表面积为90～210m2/g，堆密度为1～1.5g/mL。
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据上述技术方案中所述催化剂的各组分的质量百分比，计算出复合载体的用量和活性组分的用量；并按百分比制备含氧化锆、氧化铝和活性炭的复合载体，并选用Na2O、NiO、ZnO中的一种或多种作为助催化剂；
（2）将复合载体和助催化剂充分研磨，然后加入活性组分进行混合，然后加水充分搅拌成糊状混合物；
(3)将所述糊状混合物形成成型体；
(4)将所述成型体在105～120℃下干燥6～12小时，然后在450～700℃下焙烧4～6小时，从而获得所述烟气脱硫脱硝催化剂。
作为本发明进一步的改进方案，对步骤2制得的催化剂原料进行压片、粉碎和筛分处理，从而制得粒度为20～40目的粉末，进而进行混合；
作为本发明进一步的改进方案，对步骤4中的450～700℃下焙烧4～6小时后的烟气脱硫脱硝催化剂在惰性气体保护下降温至室温处理。
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的脱硫脱硝催化剂活性高，性能稳定，可反复使用，不造成二次污染，可以高效地将烟气中的二氧化硫氧化为三氧化硫、将一氧化氮氧化为二氧化氮，从而有利于后续电石渣脱硫脱硝剂对烟气中三氧化硫和二氧化氮的吸收；在满足较高脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要的电石渣脱硫脱硝剂用量显著降低，更有利于降低单位脱除量下的电石渣用量。不仅脱硫和脱硝都具有良好效果，而且能大幅降低催化剂的使用温度，此外，脱硫脱硝催化剂成本低、稳定性好、催化活性高。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合具体实施例来对本发明进行详细说明。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，包括复合载体、助催化剂以及负载在所述复合载体上的活性组分，并且该催化剂中各组分的质量百分比为：复合载体50%，助催化剂5%,活性组分45％。
其中，所述的复合载体由氧化锆、氧化铝和活性炭组成，并且该复合载体中各组分的质量百分比为：氧化锆40％、氧化铝10％和活性炭50％。
其中，所述的助催化剂为Na2O和NiO的混合物。
其中，所述的活性组分为Fe2O3。
其中，该脱硫脱硝的催化剂的比表面积为150m2/g，堆密度为1.2g/mL。
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据上述技术方案中所述催化剂的各组分的质量百分比，计算出复合载体的用量和活性组分的用量；并按百分比制备含氧化锆、氧化铝和活性炭的复合载体；
（2）将复合载体和助催化剂充分研磨，然后加入活性组分进行混合，然后加水充分搅拌成糊状混合物；
(3)将所述糊状混合物形成成型体；
(4)将所述成型体在105℃下干燥8小时，然后在500℃下焙烧4小时，从而获得所述烟气脱硫脱硝催化剂。
其中，对步骤2制得的催化剂原料进行压片、粉碎和筛分处理，从而制得粒度为20目的粉末，进而进行混合；
其中，对步骤4中的500℃下焙烧4小时后的烟气脱硫脱硝催化剂在惰性气体保护下降温至室温处理。
实施例2
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，包括复合载体、助催化剂以及负载在所述复合载体上的活性组分，并且该催化剂中各组分的质量百分比为：复合载体60%，助催化剂10%,活性组分30％。
其中，所述的复合载体由氧化锆、氧化铝和活性炭组成，并且该复合载体中各组分的质量百分比为：氧化锆50％、氧化铝15％和活性炭35％。
其中，所述的助催化剂为ZnO。
其中，所述的活性组分为五氧化二钒。
其中，该脱硫脱硝的催化剂的比表面积为170m2/g，堆密度为1.3g/mL。
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据上述技术方案中所述催化剂的各组分的质量百分比，计算出复合载体的用量和活性组分的用量；并按百分比制备含氧化锆、氧化铝和活性炭的复合载体；
（2）将复合载体和助催化剂充分研磨，然后加入活性组分进行混合，然后加水充分搅拌成糊状混合物；
(3)将所述糊状混合物形成成型体；
(4)将所述成型体在110℃下干燥8小时，然后在550℃下焙烧6小时，从而获得所述烟气脱硫脱硝催化剂。
其中，对步骤2制得的催化剂原料进行压片、粉碎和筛分处理，从而制得粒度为30目的粉末，进而进行混合；
其中，对步骤4中的500℃下焙烧6小时后的烟气脱硫脱硝催化剂在惰性气体保护下降温至室温处理。
实施例3
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，包括复合载体、助催化剂以及负载在所述复合载体上的活性组分，并且该催化剂中各组分的质量百分比为：复合载体70%，助催化剂15%,活性组分15％％。
其中，所述的复合载体由氧化锆、氧化铝和活性炭组成，并且该复合载体中各组分的质量百分比为：氧化锆60％、氧化铝20％和活性炭20％。
其中，所述的助催化剂为Na2O、NiO和ZnO混合。
其中，所述的活性组分为Fe2O3和五氧化二钒。
作其中，该脱硫脱硝的催化剂的比表面积为210m2/g，堆密度为1.4g/mL。
一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据上述技术方案中所述催化剂的各组分的质量百分比，计算出复合载体的用量和活性组分的用量；并按百分比制备含氧化锆、氧化铝和活性炭的复合载体；
（2）将复合载体和助催化剂充分研磨，然后加入活性组分进行混合，然后加水充分搅拌成糊状混合物；
(3)将所述糊状混合物形成成型体；
(4)将所述成型体在120℃下干燥12小时，然后在700℃下焙烧5小时，从而获得所述烟气脱硫脱硝催化剂。
其中，对步骤2制得的催化剂原料进行压片、粉碎和筛分处理，从而制得粒度为40目的粉末，进而进行混合；
其中，对步骤4中的700℃下焙烧5小时后的烟气脱硫脱硝催化剂在惰性气体保护下降温至室温处理。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，其特征在于，包括复合载体、助催化剂以及负载在所述复合载体上的活性组分，并且该催化剂中各组分的质量百分比为：复合载体50%～70%，助催化剂5%～15%,活性组分15％～45％。
2.根据权利要求1所述的一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，其特征在于，所述的复合载体由氧化锆、氧化铝和活性炭组成，并且该复合载体中各组分的质量百分比为：氧化锆40％～60％、氧化铝10％～20％和活性炭20％～50％。
3.根据权利要求1所述的一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，其特征在于，所述的助催化剂选自Na2O、NiO、ZnO中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，其特征在于，所述的活性组分为Fe2O3、Na2O、过渡金属Mn或五氧化二钒中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂，其特征在于，该脱硫脱硝的催化剂的比表面积为90～210m2/g，堆密度为1～1.5g/mL。
6.一种如权利要求1-5任一所述的用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据上述技术方案中所述催化剂的各组分的质量百分比，计算出复合载体的用量和活性组分的用量；并按百分比制备含氧化锆、氧化铝和活性炭的复合载体，并选用Na2O、NiO、ZnO中的一种或多种作为助催化剂；
2）将复合载体和助催化剂充分研磨，然后加入活性组分进行混合，然后加水充分搅拌成糊状混合物；
3)将所述糊状混合物形成成型体；
4)将所述成型体在105～120℃下干燥6～12小时，然后在450～700℃下焙烧4～6小时，从而获得所述烟气脱硫脱硝催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，对步骤2制得的催化剂原料进行压片、粉碎和筛分处理，从而制得粒度为20～40目的粉末，进而进行混合。
8.根据权利要求6所述的一种用于烟气同时脱硫脱硝的催化剂的制备方法，其特征在于，对步骤4中的450～700℃下焙烧4～6小时后的烟气脱硫脱硝催化剂在惰性气体保护下降温至室温处理。
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