脱硝催化剂

本发明涉及发电厂燃煤锅炉废气、水泥厂炉窑废气、垃圾焚烧炉废气等废气基于选择性催化还原（ＳＣＲ）技术的蜂窝式脱硝催化剂用作基材的纳米钛白粉的制造方法。按以下步骤制得：（１）将偏钛酸用去离子水洗去杂质，压滤制成滤饼；（２）将滤饼与硝酸、碳酸钡、去离子水一起制成ＴｉＯ２溶胶或将滤饼与去离子水一起制成ＴｉＯ２悬浮液；（３）将ＴｉＯ２溶胶或悬浮液输送至旋转炉窑内进行干燥、煅烧处理，分别制得加钡型或不加钡型高性能纳米钛白粉。本发明制造工序简单、成本较低，且制得的纳米钛白粉表面酸性活性点位多、比表面积适中、分散性好，作为基材与其他成分一起制造的脱硝催化剂活性高、热稳定性好、机械强度高。

申请日：2009年11月18日

公开日：2010年05月19日

授权公告日：

申请人/专利权人：成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司

申请人地址：四川省成都市武科西二路2号

发明设计人：冷洪川;艾生炳;李晓勇;梁材

专利代理机构：成都市辅君专利代理有限公司

代理人：杨海燕

专利类型：发明专利

分类号：B01D53/86;B01D53/56;C01G23/08;B01J21/06;B01J23/30 SCR 脱硝催化剂的性能试验研究

王琦，王树荣，高翔，骆仲泱，岑可法

现在世界范围内使用SCR 技术的燃煤电厂基本上都是采用NH3 为还原剂的钛基催化剂，国内外提供催化剂的公司有很多，其中最大的催化剂供应商是Mitsubishi Heavy Industries-MHI 、Cormetech 和Siemens，它们每年生产近3000m3的催化剂，另外还有Haldor Topsoe A/S、Nippon Shokubai、W.R.Grace、Hitachi 公司等，全世界很多电厂SCR 系统中应用的基本都是以上公司提供的催化剂。

以NH3 为还原剂，在典型SCR 反应条件下的化学反应式为：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

2NH3+NO+NO2＝2N2+3H2O

通过使用适当的催化剂，上述反应可以在200度和NO X反应生成N2 和H2O，而不是被O2 所氧化，因此反应又被称为“选择性”。基本原理如图1 所示，图2 说明了这个主反应的机制。

一般用SV 值[SV 值＝处理气体量（m3/h）/ 催化剂量（m3）] 来表示催化剂的充填量指标。引起催化剂钝化的原因主要有热烧结、碱金属中毒、砷中毒、碱土金属中毒、催化剂的堵塞和腐蚀以及催化剂突变失效等。

建立了模拟实际燃煤电厂工况的催化剂反应试验台，以NH3 为还原剂的钛基催化剂为研究对象，通过浸渍法制备了以TiO2 为载体、V2O5 和WO3 金属氧化物为活性成分的SCR 催化剂，这种催化剂也是国际上燃煤电厂SCR 系统中最常见的催化剂。将催化剂制成片状或颗粒状，同时进行催化剂成型研究包括催化剂中各种添加剂的成分、制备流程、干燥烧结温度等对催化剂性能的影响，为将来大规模制备蜂窝状或平板状催化剂提供理论基础；研究活性组分的变化对催化剂性能的影响，并深入研究催化剂钝化的机理。希望通过对SCR 催化剂的试验研究，制备出适合我国煤种的经济、高效、寿命长的SCR 催化剂，为我国众多的燃煤电厂烟气脱硝提供一条有效的途径。

（1）．制作催化剂浆体：将锐钛矿（TiO2）、草酸（或其他竞争吸附剂）、粘合剂等添加剂按一定比例在水溶液中混合，并在50－80℃范围内搅拌3－5h，制得催化剂浆体，一般的粘合剂是无水硅酸或三氧化二铝，也可以二者联合使用

作为粘合剂，一般粘合剂的量占催化剂质量的10％。其他添加剂如增塑剂、解胶剂、润滑剂等，此外还有保水剂、鳌合剂、静电防止剂、保护胶体剂和表面活性剂等，这些添加剂都是为了催化剂成型并具有更好的物理性质而选择添加的。

（2）．挤压成型：利用压片机和催化剂成型颗粒机，将催化剂浆体制备成片状和颗粒状催化剂。

（3）．干燥、焙烧：干燥一般是在100℃以上干燥2-10h，将成型的催化剂中的水分去除，在500-650℃范围内焙烧4-8h，使催化剂定型。其中干燥和焙烧温度、时间是催化剂成型的关键，需要通过试验研究确定最优参数。

（4）．浸渍法加入活性成分：将焙烧后的成型催化剂载体浸渍在NH4VO3 （偏钒酸铵）和5(NH4)2O.12WO3.5H2O（仲钨酸铵）溶液中，NH4VO3和5(NH4)2O.12WO3.5H2O 按试验要求控制其含量，在制备活性溶液的过程中需要加热搅拌，因为该两种盐都需要在热水种溶解，直到所有固体都溶解后再将催化剂载体浸渍在该溶液中，浸渍的时间一般是1-2h。

（5）．将浸渍后的催化剂经过步骤3 的干燥焙烧后得到最后的催化剂，同样需要确定最优参数。

试验用SCR 催化剂制备使用的药品为：锐钛矿TiO2、NH4VO3（偏钒酸铵，分子量116.98）、5(NH4)2O.12WO3.5H2O（仲钨酸铵，分子量3132.2）、磷酸、草酸、粘合剂。首先将TiO2 粉末（M Ti g）与Al2O3（M Al g）粉末按一定比例混合，加水、加热搅拌成浆状；然后将浆状物在150℃下烘干后得到的粉末浸渍在偏钒酸铵(M V g)和仲钨酸铵(M W g)按比例混合的活性溶液中,浸渍1-2h；将浸渍后的载体连同剩余的活性溶液一起在150℃下烘干，最后压成片状或挤出成颗粒状成型催化剂。

一般催化剂中的各种成分的含量是以质量比进行计算的，催化剂中载体TiO2 的含量一般在80％，活性成分V2O5 与粘合剂占10％左右，其他组分如WO3 占6－10％。图10 是制备的载体TiO2 含量为80％、V2O5 为10％、粘合剂为3％、WO3 为7％的SCR 片状催化剂。图11 是制备的载体TiO2 含量为80％、V2O5 为10％、粘合剂为2％、WO3 为8％的SCR 颗粒状催化剂。

SCR 脱硝催化剂的研究现状及展望满雪，高维恒

1 SCR 技术的基本原理

选择性催化还原（SCR）法脱硝，是在催化剂存在的条件下，采用氨、CO 或碳氢化合物等作为还原剂，将烟气中的NO还原为N2。当氨作为还原剂时，SCR 反应的化学方程式为：

4NH3 + 4NO + O2———4N2+ 6H2O

4NH3 + 2NO + 2O2———3N2 + 6H2O

4NH3 + 6NO———5N2 + 6H2O

8NH3+ 6NO———7N2 + 12H2O

副反应方程式：

4NH3 + 3O2———2N2 + 6H2O

2NH3———N2 + 3H2

4NH3 + 5O2———4NO+ 6H2O

2SO2 + O2———2SO3

NH3 + SO3+ H2O———NH4HSO4

2NH3 + SO3 + H2O———（NH4）2SO4

对催化剂性能影响较大的因素有反应温度、催化剂量、氨的注入量等。由于在250~450 ℃（最好350~400 ℃），催化剂有最佳活性，通常脱硝反应设定在这个温度范围内。